zamil Yêu cầu : Thiết kế khung ngang nhà máy dệt tầng nhịp, nhịp nhà L(m), chiều cao cét H(m), bíc cđa khung B=6m, vËt liƯu lỵp tôn, nhà xây dựng vùng gió có q tc (Vĩnh Phúc) Thép loại có R=2100MPa,Rc=1200MPa sơ đồ kết cấu khung cột liên kết khớp với móng liên kết ngàm với rờng ngang, rờng ngang có độ dốc mái i L(m) H(m) B(m) Gió i 24 6,5 VÜnh 10% Phóc A thiÕt kÕ xà gồ máI i tảI trọng : Tĩnh tải : Chọn sơ trớc xà gồ C12, khoảng cách xà gồ theo mặt nhà 2m Tên vật liệu Đơn vị mái Tải trọng tiêu Hệ số vợt tải Tải trọng tính chuẩn toán Tôn lợp mái KG/m2 10 1.1 11 Xà gồ mái C12 KG/m2 10,4 1,05 10,92 Hoạt tải : Ptc = 30 kG/m2, n = 1,3  Ptt = 30.1,3 = 39kG/m2 -Tải trọng tác dụng lên xà gồ : qtc = (10 2 + 10,4) + 30 = 90,8 (kg/m) cos5,70 cos5,70 qtt = (11 2 = 111,42 (kg/m) + 10,92) + 39 cos5,7 cos5,70 ii TÝnh to¸n xà gồ : Xét tải trọng tác dụng lên xà gå theo hƯ trơc täa ®é Oxy cã trơc ox tạo với phơng ngang góc i = 5,70 (tức i=10%)  tc tc qx = q Sin = 90,8.Sin5,7 = 9,018 (kG/m) qytc = qtc.Cos = 90,8.Cos5,70 = 90,351 (kG/m) qxtt = qtt.Sin = 111,42.Sin5,70 = 11,066 (kG/m) qytt = qtt.Cos = 111,42.Cos5,70 = 110,869 (kG/m) Kiểm tra điều kiện bền xà gồ : tđ = x + y = Mx My  R. Wx Wy Víi xµ gå C12 cã : Wx = 50,8cm3, Wy = 9,84cm3 Ta cã : Mx = My = qtty.B2 110,869.62  498,911(kG.m) qxtt.B2 11,066.62  12,449(kG.m) 32 32  t® 498,911.102 12,449.102 =  1108 ,622 (kG/cm2) < R. = 2100 50,8 9,84 (kG/cm2) VËy tháa m·n ®iỊu kiƯn bỊn KiĨm tra ®iỊu kiƯn ®é cđa xµ gå : tc qy B 90,351.10 2.6004 fy =  2,38 (cm) 384 E.J x 384 2,1.106.305 Víi xµ gå C12 cã : Jx = 305cm4 C«ng thøc kiĨm tra : f 2,38 f   3,967.10     4.10 l 600  l  250 VËy xà gồ đảm bảo điều kiện độ võng b thiết kế khung ngang nhịp i tải trọng : Tĩnh tải : -Tải trọng mái tôn : qttc = 10 = 60,3 (kG/m), qttt = qttc.nt = 60,3.1,1 = 66,33 cos (kG/m) -Tải trọng xà gồ : Ta quy tải phân bố rờng ngang tc qxg = 10,4.14 tt tc 36,4 (kG/m), qxg = qxg.1,05 = 38,22 (kG/m) 24 -TÜnh t¶i trọng lợng xà gồ tờng tôn tờng : Với cột cao 6,5(m) ta giả thiết dùng xà gồ C10 đặt cách 1,5m, quy thành lực phân bố ®Òu qtt tuong = (1,1.10.6,5 + 1,05.8,59.5).6 = 107,628 (kG/m) 6,5 -Tải trọng thân khung ngang : Tải trọng thân khung ngang 0,1kN/m2 = 9,81(kG/m2) Quy tải trọng phân phối rờng ngang cét lµ : qr = qc = 9,81.6 = 58,86(kG/m) * Vậy tĩnh tải tác dụng lên khung ngang : + Tĩnh tải tác dụng lên rờng ngang : tt gr = qtt t + qxg +qr = 66,33 + 38,22 + 58,86 = 163,41 (kG/m) + TÜnh t¶i tác dụng lên cột : tt gc = qtuong+ qc = 107,628 + 58,86 = 166,488 (kG/m) Hoạt tải : Ptc = 30 180,9 kG/m2, n = 1,3  ptt = 1,3.180,9 = 235,2 cos5,70 (kG/m) T¶i trọng gió : Công trình xây dựng tỉnh vĩnh phúc nên thuộc khu vực IIB, có : -áp lực giã tiªu chn : W0 = 95 (kG/m2) -HƯ sè tính đến thay đổi áp lực gió theo độ cao dạng địa hình k Với dạng địa hình B, tra bảng TCVN 27371995: Tại cao trình: +6,5m hệ số ảnh hởng độ cao k1 =0,916 +7,7m hệ số ảnh hởng độ cao k2 =0,945 + hệ số ảnh hởng độ cao trung bình k = 0,916+0,945 =0,9305 -Tải trọng gió tác dung lên khung đợc xác định từ công thức : tt qgio = n.W0.k.C.B Trong ®ã: n = 1,2 : HƯ sè ®é tin cËy cđa t¶i träng giã C : HƯ sè khÝ động, đợc tra bảng, với sơ đồ dới :  H 6,5   0,27 Cã  L 24   5,70  Néi suy tuyÕn tÝnh Ce1=-0,267 Ce2=-0,4 Ce=+0,8 Ce3=-0,5 đợc : Ce1 = -0,267 Ce2 = -0,4   B 132  L  24 5,5  Ce3 = -0,5   H 0,27  L  qett 1,2.95.0,916.0,8.6 501 ,325(kG/ m)  tt 0,267.6 169,935(kG/ m)  qe1 1,2.95.0,9305   tt 0,4.6 254,585(kG/ m)  qe2 1,2.95.0,9305  tt  qe3 1,2.95.0,916.0,5.6 313,272(kG/ m) ii Tính Nội lực khung : 1.Sơ đồ kết cấu 2.Xác định nội lực Đây kết cấu siêu tĩnh có bậc siêu tĩnh.Ta dùng phơng pháp lực để xác định nội lực cho trờng hợp tải trọng Chọn hệ nh dới Phơng trinh tắc: a)Các trờng hợp tải gr=146,676(KG/m) trọng Tĩnh tải mái : Hoạt tải nửa trái mái : Tể NH TA I MA I p=234(KG/m) Hoạt tải nửa phải mái : HOAẽT TẢ I NỬ A TRÁ I p=234(KG/m) HOẠT TẢ I Nệ A PHA I Hoạt tải toàn mái : Hoạt tải gió trái : p=234(KG/m) qe1=169,935kG/m qe2=254,585kG/m HOAẽT TA I TOÀ N MÁ I q =501,325kG/m e254,585kG/m qe2= q =313,272kG/m qe1e3 =169,935kG/m HOAẽT TA I GIOTRA I Hoạt tải gió ph¶i : qe3=313,272kG/m HOẠT TẢ I GIÓPHẢ I qe=501,325kG/m b) Tính toán nội lực cho trớng hợp tải trọng Tổ hợp nội lực Từ bảng nội lực ta bắt đầu tổ hợp nội lực để chọn nội lực bất lợi để tính toán khung Với xÐt tiÕt diƯn tiªu biĨu (hai tiÕt diƯn ë hai đầu tiết diện Tại tiết diện có trị số M, N, Q Ta xét hai loại tổ hợp nội lực, tổ hợp 1, gồm tải trọng thờng xuyên tải trọng tạm thời; tổ hợp gồm tải trọng thờng xuyên nhiều tải trọng tạm thời vơi hệ số 0,9 Tại tiết diện cần tìm tổ hợp nội lực: - Tổ hợp gây mô men dơng lớn Mmax+, lực nén tơng ứng - Tổ hợp gây mô men lớn mang dấu âm, lực nén tơng ứng - Tổ hợp gây lực nén lớn Nmax mô men tơng ứng Các trờng hợp tổ hợp tuân theo nguyên tắc tơng tự nh tổ hợp nội lực nhà công nghiệp thông dụng Tại ô có ghi rõ số th tự tải trọng để tiện tính toán, kiểm tra Đối với khung khung đối xứng tải trọng đối xứng nên ta tiến hành tổ hợp với nửa khung lấy kết tổ hợp đợc để tính toán tiết diện thép khung Các đợc tổ hợp có ô tô đậm (xem bảng nội lực) Kết tổ hợp đợc ghi rõ bảng tổ hợp iii Tính toán sơ thép khung Tại ta tính toán tiết diện hai đầu tiết diện ta lấy nội lực để kiểm tra tiết diện nhờ kết tính toán hai đầu Tính toán tiết diện ta tính toán nh cấu kiện chịu nén uốn nội lực có đủ thông số M, N Q Tiết diện đợc kiểm tra ổn định mặt phẳng khung Thiết kế cột 1.1 Thiết kế tiết diện đầu cột III-III (tiÕt diƯn ngµm cét víi xµ ngang): Néi lùc nguy hiĨm nhÊt dïng ®Ĩ thiÕt kÕ kÝch thíc cđa tiÕt diện đợc lấy từ kết bảng tổ hợp nội lực.Trị số tổ hợp nội lực nguy hiÓm nhÊt: M = 13812,24 Kg.m N = -4782,94 Kg Q = -2124,96 Kg a Chiều dài tính toán cột: Chiều dài tự cột l=6,5 m Vì hệ giằng cột đợc bố trí nằm đoạn cột nên chiều dài tính toán cột mặt phẳng khung đợc lấy nh sau: - Trờng hợp mặt phẳng khung: cột liên kết ngàm với xà ngang liên kết khớp với móng, cột có tiết diện thay đổi, tỉ số độ cứng rờng ngang cột 1,5, ta tra bảng đợc hệ số =1,81 lx= x.l = 1,81.6,5 = 11,765 m - Trêng hỵp mặt phẳng khung: hệ giằng đợc bố trí cột đầu cột nên ta có =1 (coi hƯ gi»ng liªn kÕt khíp víi cét) ly = y.l = 1.6,5 = 6,5 m b TÝnh to¸n sơ tiết diện cột: Trớc hết ta tính toán cột chịu mômen uốn M : M R. Điều kiƯn bỊn cđa cét : Wxth  Wxth = M 13812 ,24  6,577cm3 R. 2100 ,24 M 13812 = = 2,89m 4782 ,94 N Theo yêu cầu cấu t¹o ta cã: + ChiỊu cao tiÕt diƯn cét : h = (1/10 -1/15).lc= (1/10 - 1/15).6,5 = (0,43  0,65) cm Gi¶ thiÕt chiỊu cao tiÕt diƯn cét h =40cm Diện tích tiết diện cột sơ xác định theo công thức: (với trờng hợp cột tiết diện chữ I đối xứng mặt phẳng tác dụng mômen trùng với mặt phẳng bụng cột, giả thiết hệ số ảnh hởng hình dạng tiết diện =1,25) Độ lƯch t©m cđa cét: e= N  e 4782 ,94 289 1,25 (2,2  2,8)   1,25 2,8 48,92cm2 .R h 1.2100 40 Theo yêu cầu cấu tạo: A yc Bề rộng cánh : b = (0,3  0,5).h =(0,3  0,5).36 = (10,8  18)cm b = (1338)cm  Chän b =18cm Chän chiều dày bụng : b =0,8cm Chọn chiều rộng tiêt diện cánh bc = 18 cm chiều dày cánh c =1cm Vậy tiết diện đợc chọn có diện tích: Bản bụng: Ab=0,8.38=30,4cm2 Bản cánh: Ac=2.1.18=36cm2 A= 66,4cm2 Kích thớc cụ thể tiết diện đợc ghi rõ hình vẽ dới đây: c.Kiểm tra tiết diện chọn Các đặc trng hình học tiết diện: +Mômen qu¸n tÝnh cđa tiÕt diƯn:  bc. c3  0,8.383 18.13   b.h3b Jx   2.  a  c.bc    2.  19,5 1.18 17350,13cm 12 12 12  12    3 2. b h  2.1.183 38.0,83 Jy  c c  b b   973,62cm4 12 12 12 12 +B¸n kÝnh qu¸n tÝnh: rx  ry  Jx 17350,13  16,2cm A 66,4 Jy A  973,62 3,83cm 66,4 2.J x 2.17350 ,13  867,51c m3 h 40 + Độ mảnh độ mảnh qui íc cđa tiÕt diƯn: +M«men chèng n: Wx  x  y  l x 11,765.100 R 2100  72,6;  x  x 72,6 2,3 rx 16,2 E 2,1.106 ly ry  650 R 2100 169,7 ;  y  y 169,7 5,37 3,83 E 2,1.106 +§é lệch tâm tơng đối độ lệch tâm tính đổi: m e A ng 66,4 289 22,1 Wx 867,51 + Tõ m = 22,1;  x 2,3 vµ Ac/Ab=36/30,4 =1,18 theo bảng II.4, phụ lục II ta tính đợc hệ số ảnh hởng hình dạng tiết diện =1,4-0,02  x = 1,4 - 0,02.2,3 = 1,354 §é lệch tâm tính đổi m1 =.m = 1,354.22,1 = 29,9 KiĨm tra ®é bỊn cđa tiÕt diƯn: + KiĨm tra bỊn cđa tiÕt diƯn chØ tiÕn hµnh tiÕt diƯn có giảm yếu nhiều cột có độ lệch tâm tính đổi m > 20 Công thức kiểm tra: N Mx 4782 ,94 13812,24.1 02   y   201664,2 Kg / cm2 A th J xth 66,4 17350,13  .R 2100 Kg / cm2 TiÕt diÖn đảm bảo độ bền Kiểm tra ổn định cục bộ: Bản bụng, cánh khung mỏng, dài, chịu tải trọng ứng suất pháp ứng suất tiếp cỏ thể ổn định tác dụng đồng thời chúng (mất ổn định cục bộ) Để khả chịu lực cấu kiện không hạn chế ổn định cục bộ, ứng suất giới hạn ổn định cục phải lớn hợp lý ứng suất giới hạn ổn định tổng thể Từ điều kiện độ mảnh giới hạn phải đảm bảo cho không bị ổn định cục trớc cột ổn địn tổng thể Với cánh tỉ số giới hạn đợc tính theo c«ng thøc sau:  b0  E 2,1.106 =(0,36 + 0,1 ) =(0,36+0,1.2,3) =18,66    R 2100  c Bản cánh thực tế chọn có tỉ số thực tế: b0 =(18-0,8)/2.1=8,6 < [bo/c]=18,66 c Bản cánh thoả mãn điều kiện ổn định cục Với bụng cột, điều kiện chịu lực cột đợc xác định theo điều kiện bền cung nh mặt phẳng uốn [ho/b] phụ thuộc vào độ mảnh, vật liệu, hình dáng tiết diện phụ thuộc vào độ lệch tâm tơng đối m hệ số kể đến trạng thái ứng suất pháp bụng không mô men uốn (Mx)  1  Ta cã:  10 Chän hr = 48cm * Kiểm tra chiều dày bụng dầm : -Chiều dày bụng nhỏ đợc xác định từ điều kiện bụng đủ khả chịu lực c¾t lín nhÊt : Q  b  max hb.R c Vì hb cha biết, ta tạm lÊy : hb = hr = 48cm 1019 ,31 0,03cm  b  48.1200 VËy b¶n bơng đủ khả chịu lực cắt - Xác định kÝch thíc cđa tiÕt diƯn c¸nh rêng : DiƯn tÝch cần thiết tiết diện cánh dầm đợc xác định theo c«ng thøc :   h h3.  48 483.0,6  Wx r  r b .2  842  .2   12  12 Ac = bc.c =    12,74cm2  2 hr 48 Ngoài bc, c cần phải thỏa mãn điều kiện sau: + Chiều dày cánh dầm hàn phải chọn cho đảm bảo điều kiện truyền lực cánh bụng dầm, không gây ứng suất phụ phát sinh lớn Để thỏa mãn yêu cầu : b c 3.b 0,6cm  c  1,8cm Chän c = 0,8cm + Chiều rộng cánh dầm hàn bc đợc xác định từ điều kiện đảm bảo ổn định cục cho c¸nh nÐn : b0 E 2,1.106 0,5 0,5 15,8; (bc = 2.b0 + b) c R 2100 + Ngoµi ra, để dễ liên kết dầm theo phơng ngang với cấu kiện khác (nh xà gồ ) đảm bảo ổn định tổng thể cho rờng : 1 bc = (  ).hr = (820)cm bc  18cm h bc r 4cm 10 Từ điều kiƯn trªn ta chän bc = 18cm, c= 0,8cm b Kiểm tra lại tiết diện vừa chọn -Mô men quán tÝnh thùc cđa tiÕt diƯn rêng : 27  bc. c3  0,6.46,43 18.0,83   b.h3b Jx   2.  a  c.bc    2.   23,6 0,8.18 21037 cm4 12 12  12   12  3 2. b h  2.0,8.183 46,4.0,63 Jy  c c  b b   778 ,4cm4 12 12 12 12 2.J x 2.21037  876,5cm3 +M«men chèng uèn: Wx  hr 48 b.1.Kiểm tra điều kiện bền dầm Ta kiểm tra theo cÊu kiƯn chÞu nÐn n N M  R.=2100kG/cm2 max = A th Wx Ath = 46,4.0,6 + 2.18.0,8 = 56,64cm2 1106 ,5 1767394  2036 (kG/ cm2 ) 2100 (kG/ cm2 ) max = 56,64 876,5 Tháa m·n ®iỊu kiƯn bỊn b.2 KiĨm tra ỉn ®Þnh cơc bé bụng rờng dới tác dụng ứng suất tiếp vùng rờng gần nút khung (Vị trí liên két ngàm cột với rờng), có lực cắt lớn, bụng rờng bị méo tác dụng ứng suất tiếp phồng mặt phẳng bụng rờng thành sóng nghiêng 450 Vì bơng rêng kh«ng cã sên gia cêng, øng st tiÕp tới hạn xét tới ngàm đàn hồi bụng với cánh đợc xác định theo công thøc : 10,3.R c 0  b Trong ®ã : b :Độ mảnh quy ớc bụng dầm, đợc tính theo công thức: b hb R 46,4 2100  2,45  b E 0,6 2,1.106 Từ điều kiện hợp lý, ổn định bụng dầm dới tác dụng ứng suất tiếp xảy đồng thời với khả chịu lực độ bền bụng rờng lực cắt, tức cho = Rc , ta có độ mảnh quy ớc giới hạn bụng rờng :  b 3,2     Ta thÊy rêng cã :  b   b Bông rêng ổn định dới tác dụng ứng suất tiếp b.3 Kiểm tra ổn định cục bụng rờng dới tác dụng ứng suất pháp 28 Điều kiện kiÓm tra: h0 R 5,5 b E h0 46,4 R 2100  77,3 5,5 5,5 174  b 0,6 E 2,1.106 Bụng rờng ổn định dới tác dụng ứng suất pháp b.4 Kiểm tra ổn định cục bụng rờng dới tác dụng đồng thời ứng suất pháp ứng suất tiếp Theo phần ta tính đợc b 2,45 < 2,5 Vì bụng dầm ổn định cục dới tác dụng đồng thời ứng suất pháp ứng suất tiếp Tiết diện có kích thớc nh hình vẽ: (xem tính toán tiết diện bảng) *************************************************** 2.2.Tính toán tiết diƯnB-B cđa rêng ngang: Néi lùc nguy hiĨm nhÊt dïng để thiết kế kích thớc tiết diện đợc lấy từ kết bảng tổ hợp nội lực.Trị sè cđa tỉ hỵp néi lùc nguy hiĨm nhÊt: M =-7478,59 Kg.m N =-738,36Kg Q = 1486,88Kg a.S¬ bé chän tiết diện xà: Do M>>N nên để xác định sơ bé kÝch thíc tiÕt diƯn ta tÝnh theo kÕt cÊu chịu uốn sau kiểm tra lại theo cấu kiện chÞu nÐn uèn Ta cã: M M 7478 ,59.102  R   356cm3 =  Wx  Wx R. 2100 Độ lệch tâm xà: e= M/N = 7478,59/738,36=10,129m Theo yêu cầu cấu tạo ta có: Chiều cao kinh tÕ cđa tiÕt diƯn : hkt = k M R. b k : HƯ sè phơ thc vµo cấu tạo tiết diện dầm, ta thiết kế dầm tổ hợp hàn có tiết diện thay đổi nên lấy k=1,15 b : Chiều dày bụng dầm, chọn sơ bé b = 6mm 29 hkt = 1,15 747859 28cm 2100 0,6 Chän hr = 30cm * KiĨm tra chiỊu dày bụng dầm : -Chiều dày bụng nhỏ đợc xác định từ điều kiện bụng đủ khả chịu lực cắt lớn : Q  b  max hb.R c V× hb cha biÕt, ta t¹m lÊy : hb = hr = 30cm 1486 ,88 0,06cm  b  30.1200 Vậy bụng đủ khả chịu lực cắt - Xác định kích thớc tiết diện cánh rờng : Diện tích cần thiết tiết diện cánh rờng đợc xác định theo công thức : h h3.  30 303.0,6  Wx r  r b .2  356  .2   12  12 Ac = bc.c =    8,87cm2  2 hr 30 Chän c = 0,8cm, tháa m·n : b  c  3.b  0,6cm  c  1,8cm Chä bc = 18cm, tháa m·n : b0 bc   b 18 0,6 E 2,1.106   10,8750,5 0,5 15,8; c 2. c 2.0,8 R 2100 bc  18cm h bc  r 3cm 10 Từ điều kiện ta chọn bc = 18cm, c= 0,8cm b KiĨm tra l¹i tiÕt diƯn võa chọn -Mô men quán tính thực tiết diện rờng :  bc  c3  0,6.28,43 18.0,83   b.h3b Jx   2.  a  c.bc    2.  14,6 0,8.18 7285,86cm4 12 12  12   12  3 2. c.bc hb. b 2.0,8.183 28,4.0,63 Jy     778,1cm4 12 12 12 12 2.J x 2.7285 ,86  485,7cm3 +M«men chèng n: Wx  hr 30 b.1.KiĨm tra ®iỊu kiƯn bỊn cđa dÇm Ta kiĨm tra theo cÊu kiƯn chÞu nÐn n 30 max = N M  R.=2100kG/cm2 A th Wx Ath = 28,4.0,6 + 2.18.0,8 = 45,84cm2 738,36 7478 ,59.102 max =  1555 ,86(kG/ cm2 ) 2100 (kG/ cm2 ) 45,84 485,7 Tháa m·n ®iỊu kiện bền b.2 Kiểm tra ổn định cục bụng rờng dới tác dụng ứng suất tiếp Điều kiện đợc xác định theo công thức : 10,3.R c 0  b Trong ®ã :  b :Độ mảnh quy ớc bụng dầm, đợc tính theo c«ng thøc: b  hb R 28,4 2100  1,497  b E 0,6 2,1.106 Tõ ®iỊu kiện hợp lý, ổn định bụng dầm dới tác dụng ứng suất tiếp xảy đồng thời với khả chịu lực độ bền bụng rờng lực cắt, tức cho = Rc , ta có độ mảnh quy ớc giới hạn bụng rờng : b 3,2     Ta thÊy rêng cã : b b Bụng rờng ổn định dới t¸c dơng cđa øng st tiÕp b.3 KiĨm tra ỉn định cục bụng rờng dới tác dụng ứng suất pháp Điều kiện kiểm tra: hb R 5,5 b E hb 28,4 R 2100  47,33 5,5 5,5 174  b 0,6 E 2,1.106 Bơng rêng ỉn định dới tác dụng ứng suất pháp b.4 Kiểm tra ổn định cục bụng rờng dới tác dụng đồng thời ứng suất pháp ứng suất tiếp Theo phần ta tính đợc b 1,497 < 2,5 Vì bụng dầm ổn định cục dới tác dụng đồng thời ứng suất pháp ứng suất tiếp c Kiểm tra lại tiết diện vừa chọn cho cặp nội lựcnguy hiểm khác: Từ kết bảng tổ hợp nội lực.Trị số tổ hợp nội lực nguy hiểm cần kiểm tra: 31 M =-7860,72Kg.m N =-601,3Kg Q = 182,34Kg KiĨm tra ®iỊu kiƯn bỊn cđa dÇm Ta kiĨm tra theo cÊu kiƯn chÞu nÐn uèn N M  R.=2100kG/cm2 max = A th Wx 601 ,3 7860 ,72.102 max =  1631 ,55kG / cm2 ) 2100 (kG / cm2 ) 45,84 485,7 Thỏa mãn điều kiện bền Tiết diện có kích thớc nh hình vẽ: (xem tính toán tiết diện bảng) Tính toán tiết diện khác 32 Do nội lực phân bố từ lớn đến nhỏ tử mặt cắt ngàm với cột đến vị trí liên kết với dầm cầu trục, ta tính toán thay đổi tiết diện để tiết kiệm thép giảm nhẹ trọng lợng xà ngang Ta thiết kế tiết diện cho hai mặt cắt đại diện cho xà nh Từ kết chạy chơng trình sap2000, ta xác định đợc nội lực mặt cắt xà (Chia phần tử tất 11 mặt cắt) Tổ hợp nội lực mặt cắt theo trờng hợp tải trọng gây cho khung Trị số nội lực mặt cắt trờng hợp tổ hợp nội lực xem bảng Từ tiết diện đầu tiết diƯn ci cđa ta tÝnh to¸n tiÕt diƯn thay đổi tuyến tính theo phơng trình đờng thẳng để kiểm tra tiết diện khác ta cần tìm liên hệ chiều chiều cao làm việc tiết diện Từ hai tiết diện tính toán ta rễ ràng viết đợc phơng trình đờng thẳng ta coi trục u-u qua trục bụng trục v-v vuông góc với trục u-u qua mép cánh cánh, trục t vuông góc với mặt phẳng u-v qua mép trục cánh nh hình vẽ: Đờng thẳng biểu diễn thay đổi bụng (hay chiều cao tiết diện xà) xà nh sau: u=140-0,055761.t (cm) Đờng thẳng biều diễn thay đổi tiết diƯn c¸nh nh sau: v= 23-0.0055761.t (cm) 33 KÝch thíc tiết diện mặt cắt cột đợc ký hiệu nh hình vẽ dới: Xà đợc kiểm tra với 11 mặt cắt từ phơng trình đờng thẳng ta xác định đợc kích thớc tiết diện vị trí mặt cắt Ta lấy nội lực nguy hiểm (đợc tô đậm bảng tổ hợp) mặt cắt từ bảng tổ hợp để tính toán kiểm tra tiết diện đợc thể bảng dới Kiểm tra kích thớc tiết diện chọn: Với cách lập bảng tơng t nh cột ta tính toán kiểm tra tiết diện lập thành bảng nh sau: Phần : thiết kế tính toán chi tiết liên kết i thiết kế tính toán chân cột : 1.Cấu tạo.Cấu tạo chân cột phải đảm bảo đợc nhiệm vụ chuyền tải trọngtừ cột lên móng ,phù hợp vứi sơ đồ tính khớp thuận tiện cho thi công -khung đợc bố trí gối khớp chân cột phận phức tạp khung -chân cột chịu phản lực gối tựa lực xô ngang tải trọng khung truỳen xuống -nội lực chân cột lấy bảng tổ tổ hợp nội lực : N= V=5865,112(KG) H=Q=2124,96(KG) Vì phản lực gối tựa không lớn nên ta sử dụng loại gối khớp để liên kết chân cột với móng 34 *Tính toán : -Chân cột chụi nén tâm,diện tích đế A BĐ cột nén tâm đợc xác định theo cờng độ tính toán nén cục bê tông móng : Abđ N mcb.R n N=5865,112(kg) lực dọc tính toán chân cột Giả thiết móng làm vật liệu bê tông cốt thép mác bê tông 250 có Rn =110(kg/cm2) Do diện tích cục đế cha biết nên tính toán diện tính đế phải kể đên hệ số tăng cờng độ nén cục bémcb mcb=3 AM A BD mcb= 1,2-1,5 ®ã AM tÝnh mỈt mãng GØa thiÕt mcb=1,2  Abd  N 5865 ,112 = =44,433(cm2) Rn 110.1,2  Dùa vµo ABD hình dáng tiết diện chân cột ta chọn : B=220(mm) L=240(mm) Thay vào công thức kiẻm tra cờng độ chịu nén bê tông ta có: = N 5865 ,112 = =11,108(kg\cm2) mcb.Rn=110(kg/cm2) B.L 22.44 -Chiều dày đế đợc xác định dựa làm việc chịu uốn đế dới cánh cột.Sơ đồ tính dầm công xơn : 35 M max .c2 11,108.9,52 501,249(kg/cm2) 2 u  M max R Wbd Khi ta cắt dải đế 1cm2 1. 2bd Wbd=   bd  6.M max 6.501 ,249 1,197(cm)   R 2100 Theo c«ng thøc :  bd 12(mm) Chän  bd=1,5(cm) -Bè trÝ bu l«ng neo gắn đế vào với móng để phòng chóng gió bốc gây kéo chân khung lực xô ngang Q gây *Chân cột liên kết vào đế đờng hàn góc Chiều cao đờng hànthỏa mản điề kiện: hh 1.2 min=1.2 b =1,2.0,8=9,6mm hh hhmin=5(mm) Liên kết chữ T với rãnh hàn kiểu chữ K đợc tính toán nh hàn đối đầu h  N R nh AH R nh 21009 (kg/ cm2 ) A+h+ Diện tích chụi lực đờng hàn Ah=  b.l bh  2. c.l ch Trong ®ã Qmax=3419,88(kg) Scmô men tĩnh cánh cột trục trung hßa cđa tiÕt diƯn cét 36 Sc=1.18.9,5=171(cm2) JX= 0,8.183 12 Kiểm tra ổn định tổng thể mặt phẳng khung: 37 ổn định tổng thể mặt phẳng khung đợc kiểm tra theo công thức: N y  .R C. y.A ng Trong ®ã: + N = 4782,94kG + HƯ sè n däc y ®èi víi trục y - y xác định từ kết tra bảng theo y= 169,7 nội suy tìm đợc: y=0,259 + Diện tích tiết diện nguyên Ang = 66,4 cm2 Độ lệch tâm tơng đối: mx =22,1>10, Nên hệ số kể đến ảnh hởng mômen uốn (Mx) hình dạng tiết diện ổn định cột thép theo phơng vuông góc với mặt phẳng uốn xác định theo công thức sau: C = 1/(1 + mx.y/d) +Trong đó: -d xác định nh dầm: d phụ thuộc vào giá trị đợc xác định theo c«ng thøc: J  h E    x   J y  l0  R HƯ sè  - hƯ sè lÊy theo b¶ng 3.4 phụ thuộc vào liên kết gối tựa vào dạng vị trí tải trọng tác dụng lên dầm , vào tham số Với dầm chữ I tính giá trị theo biểu thức : 1,54 J xoan Jy l ( )2 h Jxo¾n = n.[2.bc c3 + hb b3 ] /3 = 1,2.[2.18.13 + 38.0,83 ]/3 = 22,18(cm4) Trong đó:n hệ số phụ thuộc hình dạng mặt cắt ngang đợc xác định b»ng thùc nghiÖm  1,54 J xoan l 22,18 650 ( ) 1,54 .( ) 9,26 Jy h 973,62 40  = 1,6 + 0,08. = 1,6 + 0,08.9,26 = 2,34 38 2 Jy  h E 973,6 40  2,1.106    .  2,34 . 0,497  J x  l0  R 17350 650 2100 1< 0,85  LÊy d = 1 = 0,497  C = 1/(1+22,1.0,259/0,497) = 0,0799 N 4782,94 y   27463 kg/ cm2  2750 kg/ cm2 C. y A th 0,0799 0,259.66,4 TiÕt diện đảm bảo ổn định tổng thể mặt phẳng khung II thiết kế tính toán liên kết nối đỉnh rờng : Liên kết nối đỉnh rờng mái dùng liên kết hàn liên kết bu lông, đinh tán Do rờng mái có chiều dài lớn thờng đợc khuếch đại lắp ghép công trờng nên dùng liên kết hàn đinh tán khó khăn chất lợng đờng hàn không đảm bảo, ngời ta thờng dùng liên kết mặt bích bu lông cờng độ cao Tính toán sờn liên kết : ( Mặt bích ) Do rờng có độ dốc 5,70 (i=10%) so với phơng ngang nên tiết diện đỉnh mái vị trí liên kết có kích thớc nh hình vẽ Nội lực lớn đỉnh mái đợc lấy bảng tổ hợp tiết diện C-C : ,94(kG.m)  M 17673  (c  14) N  1106 ,5(kG)  Q  1019 ,31(kG)  Ta đa nội lực trục tọa độ vuông góc nằm mặt phẳng tiết diện đỉnh mái ®ỵc : ,94(kG.m)  M M 17673  0 ,267(kG)  N N.cos5,7  Q.sin5,7  1202  0  Q0 Q.cos5,7  N.sin5,7  904,373(kG) 39 Ta dùng bu lông 40X có cờng độ tiêu chuẩn kéo tức thời Rbtc = 11000(kG/cm2) Cấu tạo bulông cờng độ cao gồm có mũ êcu (đai ốc),long đen (đệm) để phân phối áp lực lên thép 40 Để tính toán bu lông ta chọn cặp nội lực nguy hiểm từ bảng tổ hợp nội lùc : ,01(kG.m)  M  1683  (c  11) N 313,693(kG)  Q  801 ,27(kG)  ,94(kG.m)  M 17673  (c  14) N  1106 ,5(kG)  Q  1019 ,31(kG)  CỈp néi lùc (C-14) gây lực kéo phần dới liên kết, cặp nội lực (C-11) gây lực kéo phần liên kết Để bu lông làm việc hợp lý ta bố trí bu lông theo điều kiện làm việc thực tế theo cấu tạo nh sau: a Bố trí bu lông thành dãy đinh song song b Khoảng cách từ tâm bu lông gần theo híng : - Nhá nhÊt lµ 2,5d 41 ... 18.0,83   b.h3b Jx   2.   a  c.bc    2.   14,6 0,8.18  728 5,86cm4 12 12  12   12  3 2.  c.bc hb. b 2. 0,8.183 28 ,4.0,63 Jy     778,1cm4 12 12 12 12 2.J x 2. 728 5 ,86  485,7cm3... 1,4. (2. 1,8 52- 1) 0 ,29 123 8 Ta tính đợc tỉ số giới hạn nh sau :   hb  (2. 1,8 52 1) .2, 1.106  , 35 20 3,8   2 123 8 (2  1,8 52 1,8 52  4.0 ,29 )  b  hb  E 2, 1.106 3,8  120 ,17 Ta thÊy... cã : Mx = My = qtty.B2 110,869. 62  498,911(kG.m) qxtt.B2 11,066. 62   12, 449(kG.m) 32 32  t® 498,911.1 02 12, 449.1 02 =  1108 , 622 (kG/cm2) < R. = 21 00 50,8 9,84 (kG/cm2) VËy tháa m·n ®iỊu