Đồ án Thuyết minh thép khung nhà công nghiệp một tầng

Do m1 < 20, cột bị phá hoại về ổn định. Khả năng ổn định của cột nén lệch tâm không chỉ phụ thuộc vào độ mảnh mà còn chịu ảnh hưởng của hình dạng tiết diện và của moment uốn ở một hoặc cả hai mặt phẳng chứa hai trục chính của tiết diện cột.

doc55 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 19/06/2014 | Lượt xem: 13887 | Lượt tải: 31download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thuyết minh thép khung nhà công nghiệp một tầng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG Yêu cầu thiết kế: Khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp. Các số liệu của nhà: + Nhà công nghiệp 1 tầng có nhịp L = 24m + Bước cột: B = 6m + Chiều dài nhà: 15B = 156 = 90m + Cao trình đỉnh ray: HR = 8.5m + Ap lực gió tiêu chuẩn: W0 = 70daN/m2 + Chiều cao cửa mái: hcm = 2.3m + Chiều cao đầu dàn: h0 = 2.2m + Độ võng của dàn: f = * Ta có cần trục 2 móc cẩu, chế độ làm việc trung bình, sức chịu tải Q =30/5(T) tra cataloge cầu trục ta được: + Loại ray thích hợp: KP70 + Cao trình từ đỉnh ray đến đỉnh xe con : H1 = 2.75m + Nhịp cầu trục: Lct = 22.5m + Bề rộng dầm cầu chạy: Bct = 6.3m + Khoảng cách tim ray đến mép ngoài: B1 = 0.3m + Khoảng cách hai bánh xe dầm cầu chạy: K = 5.1m + Khoảng cách an toàn từ cánh dưới của dàn đến vị trí cao nhất của xe con: c = 0,1m + Ap lực bánh xe lên cầu trục lớn nhất : Pmax = 31.5T + Ap lực bánh xe lên cầu trục bé nhất : Pmin = 9.5T + Trọng lượng xe con : Gxc = 12T + Số bánh xe : no = 2 + Trọng lượng dầm cầu trục : Gdcc = 52T + Chiều cao tiết diện ray : hr = 0.2m + Chiều sâu chôn móng : D(hm) = 1.2m + Khoảng cách từ mép ngoài cột đến tâm trục định vị cột: a = 0.25m (a phụ thuộc vào chế độ làm việc của cầu trục) + Khoảng cách từ trục định vị đến tâm ray: (L-Lct) = 0.5(24-22.5) = 0.75m Vật liệu: + Dùng thép CT34 có: f = 2100KG/cm2, fv = 1500KG/cm2, E = 2.1106KG/cm2 + Bulông cấp độ 5.8 có: ftb = 2100KG/cm2, fvb = 1500KG/cm2, fcb =3400KG/cm2 + Que hàn N42 có: f = 2100KG/cm2, fwf = 1800KG/cm2 + Dùng phương pháp hàn tay nên + Trọng lượng riêng của thép: gthép = 7.85T/m3 + Bê tông móng đá 12, cấp độ bền B20 có: Rb = 11.5MPa, Rbt = 9MPa I. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ KẾT CẤU Từ số liệu yêu cầu thiết kế là loại khung nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp, chịu tải trọng cầu trục lớn do đó chọn sơ đồ khung có liên kết dàn, cột là liên kết cứng và dàn khung hình thang có mái dốc. II. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG NHÀ 1. Xác định kích thước theo phương đứng a. Cột dưới + Chiều cao dầm cầu chạy: hdcc=(÷)B =(÷)6 = (0.5 ÷ 0.75)m chọn hdcc= 0.75m + Chiều cao cột dưới: Hd = (HR + D(hm)) - (hdcc + hr) = (8.5 + 1.2) - (0.75 + 0.2) = 8.75m chọn Hd = 8.75m b. Cột trên + Chiều cao cột trên: Ht = hdcc + hr + H1 + f + c = 0.75 + 0.2 + 2.75 + 0.24 + 0.1 = 4.04m chọn Ht = 4m 2. Xác định kích thước theo phương ngang a. Chiều cao tiết diện cột trên ht = (÷)Ht =(÷)4 = (0.330.575) chọn ht = 0.5m Với Ht – Khoảng cách từ vai cột đến trục thanh cánh dưới của dàn vì kèo b. Chiều cao tiết diện cột dưới + Theo điều kiện cấu tạo ta chọn: hd = a + l = 0.25 + 0.75 = 1m + Kiểm tra theo điều kiện độ cứng của khung: thỏa điều kiện độ cứng Vậy chọn hd = 1m + Để đảm bảo an toàn a cần phải thỏa: a > ht + B1 + D - l Với D = 60 mm Vậy a > 0.5 +0.3 + 0.06 – 0.75 = 0.11m (thỏa mãn) c. Nhịp cửa mái : Lcm = ( ÷)L = ( ÷)24 = (412)m chọn Lcm = 12 m + Chọn độ dốc mái: i= (÷) = (0.0830.125) chọn i = 0.1 = 10% III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG * Tải trọng tác dụng lên dàn 1. Tĩnh tải Gồm có trọng lương bản thân các lớp vật liệu lợp , kết cấu mái panel và hệ giằng được tính toán rồi lập thành bảng sau: Loại vật liệu Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số vượt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 2 lớp gạch lá men 80 1.1 88 Lớp vữa xi măng lót 30 1.3 39 Lớp vữa láng làm phẳng và tạo dốc 100 1.3 130 Lớp bêtông xỉ cách nhiệt 60 1.2 72 Tấm panel BTCT 150 1.1 165 Trọng lượng bản thân kết cấu chịu lực: vì kèo, dàn cửa mái, hệ giằng 40 1.1 44 Tổng cộng 460 538 + Tổng tải trọng tính toán : Gtt0 = 538 KG/m2 = 5.38KN/m2 + Độ dốc của mái: i = 10% a = arctg i = arctg 0.1 = 5.7° + Tải trọng tính toán quy đổi về tải trọng phân bố đều trên diện tích mặt bằng gtto = = = 5.407KN/m2 + Tĩnh tải tác dụng lên khung ngang Gttm = Bgtto = 65.407 = 32.44KN/m 2. Hoạt tải Đối với mái panel BTCT tra TCVN 2737-1995 có: + Tải trọng tạm thời Ptco = 0.75KN/m2, hệ số vượt tải n = 1.2 + Hoạt tải tác dụng lên khung ngang (tải trọng tính toán quy đổi trên diện tích mặt bằng) Pttm = nBPott = 1.260.75 = 5.4KN/m 3. Tải trọng đứng lớn nhất (Dmax) và nhỏ nhất (Dmin) của cầu trục tác dụng lên vai cột + Ap lực của bánh xe cầu trục Ap lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột. Khi xe con chạy về một phía của cầu trục, lực truyền xuống phía đó là Dmax, còn đầu kia là Dmin. Để xác định tải trọng đứng của cầu trục truyền xuống cột ta tiến hành vẽ đường ảnh hưởng của phản lực tại vai cột + Tra phụ lục 13 ta có áp lực bánh xe cầu trục: Pmax =315kN ; Pmin = 95kN + Tính áp lực Dmax và Dmin Từ kích thước cầu trục tra catalogue Ta có: y1 = 1 y2 = y1 = 0.8 y3 = y1 = 0.15 = y1 + y2 + y3 = 1 + 0.8 + 0.15 = 1.95 Vậy: Dmax = nncPmax = 1.10.93151.95 = 608.1KN Dmin = nncPmin = 1.10.9951.95 = 183.4KN Với: n – Hệ số vượt tải, n = 1.1 nc – Hệ số làm việc cấu kiện, nc = 0.9 - Tổng tung độ của đường ảnh hưởng phản lực gối tựa tại vị trí các bánh xe của cầu trục 4. Tải trọng xô ngang của cầu trục + Lực hãm xe con T = nncTtto Khi cầu trục hoạt động nếu xe con đang chạy mà hãm lại tạo ra lực hãm ngang. Ap lực ngang trên 1 bánh xe. Ttto = Trong đó: no – Số bánh xe cầu trục một bên ray, no = 2 Gxc – Trọng lượng xe con, Gxc = 120KN (tra phụ lục 13) Ttto = =10.5KN Vậy: T = 1.10.910.51.95 = 21.72KN 5. Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang Vùng xây dựng ở Đồng Nai. Địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 1.5m ta chọn dạng địa hình A. Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Wo = 70daN/m2 = 0.7KN/m2 + Theo TCVN 2737 - 95. Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm: - Gió thổi lên mặt tường dọc được chuyển về thành lực phân bố trên cột khung. - Gió thổi trong phạm vi mái, từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên, được chuyển về thành lực tập trung tại cao trình cánh dưới dàn vì kèo. a. Tải trọng gió phân bố đều lên cột + Tải trọng gió phân bố đều ở phía đón gió qdw = nWokocB Trong đó: Cao trình đáy vì kèo: HA = Hd + Ht = 8.75 + 4 = 12.75m n = 1.3 c - Hệ số khí động ở phía đón gió, c = +0.8 ko - Hệ số kể đến áp lực gió theo độ cao và địa hình tra bảng lấy dạng địa hình A ứng với độ cao 15m, lấy ko1 = 1.213 qdw = 1.30.71.2130.86 = 5.3KN/m + Tải trọng gió phân bố đều ở phía hút gió qhw = nWokoc’B Với: c’ - Hệ số khí động ở phía hút gió, c = -0.5 qhw = 1.30.71.213(-0.5)6 = -3.31KN/m b. Lực tập trung gió tác dụng lên dàn + Tải trọng tập trung ở phía đón gió Wd = nWoktbB Cao trình đỉnh mái: HB = Hd + Ht + ho + (tg5.76) + hcm = 8.75 + 4 + 2.2 + 0.6 + 2.3 =17.85m tra bảng lấy dạng địa hình B ứng với độ cao 20m, lấy ko2 = 1.269 Trong khoảng từ cao độ cánh dưới dàn đến đỉnh mái, hệ số k được lấy trung bình của các giá trị nêu trên : ktb = = = 1.241 Wd = 1.30.71.2416(0.82.2 - 0.70.6 + 0.71.7 - 0.80.6) = 13.89KN + Tải trọng tập trung ở phía hút gió Wh = nWoktbB = 1.30.71.2416(-0.52.2 - 0.60.6 - 0.61.7 - 0.60.6)= -19.24KN IV. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG 1. Các giả thiết đơn giản hoá khi giải khung Tính khung nhằm mục đích xác định nội lực khung: mômem uốn, lực cắt, lực dọc trong các tiết diện khung. Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như giàn ,cột khá là phức tạp, nên trong thực tế đã thay sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hoá, với các giả thiết sau: - Thay giàn vì kèo bằng dầm ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới dàn, thay cột dưới (rỗng) bằng thanh đặc có độ cứng tương đương. - Chiều cao cột tính từ đế cột đến đáy giàn vì kèo. Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục cột trên. - Khi tính với các tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dầm ngang thì bỏ qua chuyển vị ngang ở đầu cột (D = 0) - Khi tính với các tải trọng không đặt trực tiếp lên dầm ngang thì xem dầm ngang cứng vô cùng, tức là không có chuyển vị ngang ở nút khung (EJ3 = ¥ j =0) - Tính khung giả thiết ; ; 2. Xác định nội lực do tĩnh tải mái - Để giải tìm nội lực trong biểu đồ M1 ta phân tích thành: M1 = (1-a)+(1-b) + Lực dọc trong cột : Nd = + Momen lệch tâm trong sơ đồ (1-b): e = M = Nde = 389.280.25 = 97.32KNm a. Xác định nội lực biểu đồ (1-a) Gọi K là tỷ số về độ cứng giữa dầm ngang và cột Ta có: ; h= Hd + Ht = 8.75 + 4 = 12.75m ; K = = = 5 = 2.66 + MB = Tra bảng Tab 1.2.1 ta có: MB = = -223.38KNm MA = + Ta có: MC = MD = - Ht = - KNm + Giữa nhịp: Mnhịp = b. Xác định nội lực biểu đồ (1-b) Tra bảng Tab 1.2.3 ta có: Do đó: + MA = KA(-M) = 0,329(-97.32)= -32.02 KNm + MB = KB(-M) = -0.167(-97.32) = 16.25KNm + MC = KC(-M) = -0.698(-97.32) = 67.93KNm + MD = KD(-M) = 0.302(-97.32) = -29.39KNm c. Xác định nội lực biểu đồ M1 M1 = M(1-a) + M(1-b) + MA = 209.84 - 32.02 = 177.82KNm + MB = -223.38 + 16.25 = -207.13KNm + MC = -87.47 + 67.93 = -19.54KNm + MD = -87.47 - 29.39 = -116.86KNm - Lực cắt và lực dọc trong biểu đồ M1 Q1 = Q(1-a) + Q(1-b) ( KN) N1 = N(1-a) + N(1-b) (KN) - Gía trị của lực cắt (Q) bằng độ dốc của biểu đồ moment (M) - Từ biểu đồ lực cắt (Q) suy ra biểu đồ lực dọc (N) Þ Biểu đồ nội lực do tĩnh tải mái gây ra 3.Tính nội lực do hoạt tải mái Tỷ số giữa hoạt tải và tĩnh tải mái: m = (Nội lực của hoạt tải mái bằng 0.17 lần nội lực của tĩnh tải mái) * Nội lực trong sơ đồ M2 M2 = M1m + MA = 177.820.17 = 30.23KNm + MB = -207.130.17 = -35.21KNm + MC = -19.540.17 = -3.32KNm + MD = -116.860.17 = -19.87KNm Tương tự ta có lực cắt và lực dọc trong sơ đồ M2 Q2 = Q1m (KN) N2 = N1m (KN) 4. Tính nội lực do tải trọng đứng cầu trục (Dmax bên trái ; Dmin bên phải) a. Xác định nội lực trong biểu đồ M∆ + Moment lệch tâm trong cột Khoảng cách từ tâm cột dưới đến tâm dầm cầu chạy: e = = = 0.5m Ta có: Mmax = Dmaxe = 608.10.5 = 304.05KNm Mmin= Dmine = 183.40.5 = 91.7KNm Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: + + b. Xác định biểu đồ nội lực Tra bảng Tab 1.2.3 ta có: * Giá trị moment bên cột trái: + MA = KAMmax = 0.329304.05 = 100.03KNm + MB = KBMmax = -0.167304.05 = -50.78KNm + MC = KCMmax = -0.698304.05 = -212.23KNm + MD = KDMmax = 0.302304.05 = 91.82KNm * Giá trị moment bên cột phải: + MA = KAMmin = 0.32991.7 = 30.17KNm + MB = KBMmin = -0.16791.7 = -15.31KNm + MC = KCMmin = -0.69891.7 = -64.01KNm + MD = KDMmin = 0.30291.7 = 27.7KNm c. Lập phương trình chính tắc do chuyển vị ∆ gây ra r11D + R1P = 0 D = Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: = -5.949 Ta có: r11 = -2 = -2 = -2 Tra bảng Tab 1.2.3 ta có : = 1.496 Ta có: R1P = = Vậy: D = = d. Gía trị nội lực của biểu đồ M3 = M∆ ∆ + * Giá trị moment bên cột trái: + MA = + MB = + MC = + MD = Với: = * Giá trị moment bên cột phải: + MA = + MB = + MC = + MD = Lực cắt và lực dọc trong biểu đồ M3 5. Tính nội lực do tải trọng đứng cầu trục (Dmax bên phải ; Dmin bên trái) - Tính nội lực trong biểu đồ M4: ta lấy đối xứng biểu đồ nội lực M3 ta được giá trị và biểu đồ nội lực M4 6. Tính nội lực do tải trọng ngang của cầu trục đặt tại cột bên trái + Sơ đồ tải trọng: a. Giá trị nội lực của biểu đồ M∆ Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: + MA = + MB = b. Giá trị biểu đồ nội lực Tra bảng Tab 1.2.4 với x = Ht – hdcc = 4 – 0.7 = 3.25m Ta có: Vậy: + MA = KA(-T)h = -0.093(-20.27)12.75 = 24.04KNm + MB = KB(-T)h = -0.11(-20.27)12.75 = 28.43KNm + MC = KC(-T)h = 0.07(-20.27)12.75 = -18.1KNm + ME = KE(-T)h = 0.084(-20.27)12.75 = -21.71KNm c. Hệ số chuyển vị ∆ * Lập phương trình chính tắc: r11D + R1P = 0 D = Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: = -5.949 Ta có: r11 = -2 = -2 = -2 Tra bảng Tab 1.2.4 ta có: = 0.762 Ta có: R1P = = 0.762-20.27 = -15.45KN Vậy: D = = d. Gía trị nội lực của biểu đồ * Giá trị moment bên cột trái: + MA = + MB = + MC = + MD = Ta có: + ME = = * Giá trị moment bên cột phải: + MA = + MB = + MC = + MD = Lực cắt và lực dọc trong biểu đồ M5 7. Tính nội lực do tải trọng ngang của cầu trục đặt tại cột bên phải - Tính nội lực trong biểu đồ M6: ta lấy đối xứng biểu đồ nội lực M5 ta được giá trị và biểu đồ nội lực M6 8. Xác định nội lực do tải trọng gió thổi từ trái qua phải a. Giá trị nội lực của biểu đồ Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: + MA = + MB = b. Giá trị biểu đồ nội lực Tra bảng Tab 1.2.5 ta có: * Giá trị moment bên cột trái: + MA = KA = -0.1085.312.752 = -93.05KNm + MB = KB= -0.0555.312.752 = -47.39KNm + Mc = KC= 0.0365.312.752 = 31.02KNm * Giá trị moment bên cột phải: + MA = KA = -0.108(-3.31)12.752 = 58.11KNm + MB = KB= -0.055(-3.31)12.752 = 29.6KNm + Mc = KC= 0.036(-3.31)12.752 = -19.4KNm c. Xác định hệ số chuyển vị * Lập phương trình chính tắc: r11D + R1P = 0 D = Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: = -5.949 Ta có: r11 = -2 = -2 = -2 Tra bảng Tab 1.2.5 ta có: = 0.447 Ta có: R1P = = Vậy: D = = d. Gía trị nội lực của biểu đồ * Gía trị moment bên cột trái: + MA = + MB = + MC = * Gía trị moment bên cột phải: + MA = + MB = + MC = Lực cắt và lực dọc trong biểu đồ 9. Xác định nội lực do tải trọng gió thổi từ phải qua trái - Tính nội lực trong biểu đồ M8: ta lấy đối xứng biểu đồ nội lực M7 ta được giá trị và biểu đồ nội lực M8 V. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỘT - Chiều dài hình học các cột: , ;, - Liên kết khung nhà, cột liên kết với móng ở đầu dưới và với tường ngang (dàn hoặc dầm) ở đầu trên. Các liên kết này là liên kết ngàm. 1. Xác định nội lực và chiều dài tính toán a. Xác định nội lực trong cột Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán. + Tại cột trên (tiết diện I) cặp nội lực |N|max - Mtư dùng thiết kế cột có giá trị: M = -374.49KNm ; N = 458.44KN + Tại cột dưới (tiết diện IV) - Nhánh cầu trục (Nnhct ): |N|max - Mtư M = 665.54 KNm ; N = 1005.73 KN - Nhánh mái (Nnhm ): |M|max - Ntư M = 778.65 KNm ; N = 563.94KN b. Xác định chiều dài tính toán * Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung xác định riêng cho từng phần cột - Tỷ số độ cứng đơn vị giữa hai phần cột trên và cột dưới (n) n = - Tỷ số lực nén tính toán lớn nhất của phần cột trên và cột dưới b === 2.194 - Tính hệ số: a1= Với a1 = 0.755 và n = 0.365 tra phụ lục 8/134 ta có: m1 = 1.892 m2 = * Chiều dài tính toán được xác định cho từng đoạn cột như sau: - Chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung (theo phương x). + Cột dưới: l1x = Hd = 1.8928.75 = 16.56m + Cột trên: l2x = Ht = 2.514 = 10.04m - Chiều dài tính toán của các phần cột ngoai mặt phẳng khung xác định bằng khoảng cách các điểm cố kết dọc ngăn cản không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà (theo phương y). + Cột dưới: l1y = Hd = 8.75m + Cột trên: l2y = Ht - = 4 - 0.6 = 3.4m 2. Thiết kế tiết diện cột trên a. Chọn tiết diện cột trên Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng. Hình dạng này đơn giản cho chế tạo. Tiết diện cột được ghép từ 3 bản thép, với chiều cao tiết diện đã chọn trước Ta có: N = 458.44KN ; M = -374.49KNm + Độ lệch tâm của tải trọng e = Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện và diện tích yêu cầu của tiết diện tính theo công thức gần đúng: Trong đó: N - Lực dọc trong tiết diện cột trên - Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện, lấy = 1.25 - Cương độ tính toán của thép, = 210MPa = 21 kN/cm2 - Hệ số điều kiện làm việc của cột, lấy = 1 * Chọn sơ bộ tiết diện cột trên: + Bề rộng bản cánh: = (266.67333.3)mm Chọn = 300mm + Bề dày bản cánh: dc = chọn dc = 15mm + Bề dày bản bụng: db = chọn db = 12mm + Chiều cao bản bụng: hb = ht – 2dc = 500 - 215 = 470mm chọn hb = 470mm + Diện tích thực của tiết diện ngang cột trên: Fth = hbdb + 2bcdc = 471.2 + 2301.5 = 146.4cm2 > = 116.8cm2 * Kiểm tra tiết diện cột trên đã chọn Tính các đặc trưng hình học của tiết diện + Moment quán tính của tiết diện đối với trục x và y (): = + Moment kháng uốn theo phương x: + Bán kính quán tính của tiết diện: + Độ mảnh: Chọn lmin = min(lx, ly) = ly = 48.27 + Độ mảnh quy ước: Với E = 2.1106KG/cm2 b. Kiểm tra tiết diện đã chọn + Kiểm tra độ bền của cột trên 17.93 KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện + Kiểm tra ổn định của cột trong mặt phẳng tác dụng của moment uốn - Độ lệch tâm tương đối: - Hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện h: Với m = 4.76; = 1.53; = 0.798 tra phụ lục 6/133 sách HDĐA của Ngô Vi Long ta có: - Độ lệch tâm quy đổi: m1 = hm = 1.274.76 = 6.05 Với m1 = 6.05; = 1.53 tra phụ lục 4/131 sách HDĐA của Ngô Vi Long ta có: ( - Hệ số uốn dọc cua cấu kiện đặc chịu nén lệch tâm, phụ thuộc vào độ lệch tâm qui đổi m1 và độ mảnh qui ước ) Do m1 < 20, cột bị phá hoại về ổn định. Khả năng ổn định của cột nén lệch tâm không chỉ phụ thuộc vào độ mảnh mà còn chịu ảnh hưởng của hình dạng tiết diện và của moment uốn ở một hoặc cả hai mặt phẳng chứa hai trục chính của tiết diện cột. - Ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung của cột được kiểm tra theo công thức: 15.28KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện + Kiểm tra độ ổn định của cột ngoài mặt phẳng tác dụng của moment Với ly = 50 và = 21kN/cm2 tra phụ lục 3/130 sách HDĐA của Ngô Vi Long ta có: jy = 0.864 Ta thấy ly = 50 < lc = 99.35 = 1 (tra phụ lục 7/133 sách HDĐA của Ngô Vi Long) Với m1 = 6.05 > 5 = 0.9 (tra phụ lục 7/133 sách HDĐA của Ngô Vi Long) - Hệ số ảnh hưởng của moment Với m = 4.76 < 5 nên hệ số kể đến ảnh hưởng của moment uốn và hình dạng tiết diện đối với ổn định của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung là C được xác định: - Điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung 19.18 KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện c. Kiểm tra độ ổn định cục bộ của tiết diện + Đối với bản cánh (1) 20 < 32.44 thỏa (1) + Đối với bản bụng Do khả năng chịu lực của cột xác định theo điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung nên tỷ số giới hạn được xác định: Với = 1.53 > 0.8 và m = 4.76 > 1 ta có: (2) 39.2 < 52.65 < 98.03 thỏa (2) Ta thấy (1) và (2) đều thỏa. Vậy tiết diện đã chọn như trên là thỏa mãn các điều kiện về chịu lực. 3. Thiết kế tiết diện cột dưới Do cầu trục có sức trục lớn nên cần thiết phải mở rộng tiết diện cho phù hợp với kích thước cầu chạy, cho nên cột dưới sử dụng cột rỗng. Cột dưới của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp này có tiết diện không đối xứng, bao gồm hai nhánh: nhánh ngoài (nhánh mái) và nhánh trong (nhánh cầu trục). Nhánh ngoài dùng tổ hợp của 1 bản thép và 2 thép góc. Nhánh trong dùng tiết diện tổ hợp từ 3 bản thép. Do cột dưới có lực cắt lớn nên dùng hệ bụng dạng thanh giằng. Các thanh giằng là thép góc bố trí theo hệ tam giác có thanh ngang. Trục thanh giằng hội tụ ở trục nhánh cầu trục và ở trục của nhánh mái. a. Tính toán, chọn tiết diện nhánh và xác định các đặc trưng hình học Khi chịu uốn quanh trục rỗng x-x, cột rỗng làm việc như một dàn hai cánh song song. Việc chọn tiết diện xuất phát từ điều kiện bền của từng nhánh riêng rẽ. Moment uốn Mx và lực dọc N của cột gây ra lực dọc Nnh trong các nhánh cột. Xác định Nnh cho từng nhánh riêng rẽ. Dựa vào bảng tổ hợp nội lực chọn ra được cặp nội lực nguy hiểm cho từng nhánh: - Đối với nhánh cầu trục: M1 = 665.54KNm ; N1 = 1005.73KN - Đối với nhánh mái: M2 = 778.65 KNm ; N2 = 563.94 KN - Lực cắt lớn nhất tại chân cột : Q = 131.5 KN (cơ cấu : 1+2+3+5+8) + Ta giả thiết gần đúng khoảng cách giữa hai trục nhánh C = hd = 1m + Khoảng cách giữa các mắt của hệ thanh bụng: = a = 1 m + Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh cầu trục (x-x đến x1 - x1) yct = 0.55C = 0.551 = 0.55m + Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh mái (x- x đến x2 - x2) ym = C - yct = 1 – 0.55 = 0.45m - Tính lực nén lớn nhất trong mỗi nhánh + Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục: + Lực nén lớn nhất trong nhánh mái: - Chọn và bố trí tiết diện mỗi nhánh Giả thiết hệ số ổn định j = 0.8 ta có diện tích tiết diện yêu cầu cho từng nhánh riêng rẽ + Diện tích tiết diện nhánh cầu trục: + Diện tích tiết diện nhánh mái: - Tiết diện nhánh cầu trục có dạng chữ I được tổ hợp từ 3 tấm thép bản hình chữ nhật và nhánh mái có dạng chữ C tổ hợp từ một thép bản và 2 thép góc. + Bề rộng tiết diện cột dưới: chọn + Nhánh cầu trục: Chọn dc = 12mm ; db = 10mm ; hb = bd – 2dc = 350 – 212 = 326mm chọn + Diện tích tiết diện nhánh cầu trục: - Tính các đặc trưng hình học của nhánh cầu trục đối với trục x1 - x1 và y - y + Mômen quán tính của nhánh cầu trục đối với trục x1 - x1: + Mômen quán tính của nhánh cầu trục đối với trục y - y: = 16602.2cm4 + Bán kính quán tính của tiết diện: + Độ mảnh của nhánh cầu trục: - Chọn tiết diện nhánh mái: Nhánh mái được tổ hợp từ hai thép góc đều cạnh và một thép bản + Chọn thép góc: Ta có : L = chọn 2 thép góc L10012có: (tra phụ lục 9/135 sách HDĐA của Ngô Vi Long) + Chọn thép bản lưng: chọn d = 12mm h = bd - 4d = 350 - 412 = 302mm + Diện tích tiết diện nhánh mái: Fm = dh + 2Fg = 1.230.2 + 222.8 = 81.84cm2 > Fycm = 59.1cm2 + Khoảng cách từ trục trung hòa của thép góc y1 - y1 đến trục y - y: U = + Momen tĩnh của tiết diện nhánh mái đối với mép ngoài của tiết diện: Sx1 = dh + 2Fg(zd + d) = 1.230.2 + 222.8(2.91 + 1.2) = 209.16cm3 + Khoảng cách từ trục x2 – x2 của cả nhánh mái đến mép ngoài: Zo = - Các đặc trưng hình học của nhánh mái + Mômen quán tính của nhánh mái đối với trục x2 – x2: = 671.12cm4 + Mômen quán tính của nhánh mái đối với trục y - y: + Bán kính quán tính của tiết diện: + Độ mảnh của nhánh mái: - Đối với toàn bộ tiết diện cột dưới + Diện tích tiết diện của cột dưới: + Khoảng cách thực tế giữa hai trục nhánh (x2 – x1) C = hd – Zo = 100 –2.56 = 97.44cm + Mômen tĩnh của nhánh cầu trục đối với trục x1 - x1: + Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh mái (x – x2): + Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh cầu trục (x – x1): - Đặc trưng hình học toàn cột dưới + Moment quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x - x: + Bán kính quán tính theo phương x: + Độ mảnh: - Xác định hệ thanh bụng Bố trí hệ thanh bụng xiên và ngang, khoảng cách giữa các nút giằng lox = a =1 m, thanh giằng hội tụ tại trục nhánh. + Chiều dài của thanh giằng xiên: Góc nghiêng giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên: = 45° Tra bảng 4.6 trang 201 KCT1 ta có: k = 28 + Chọn thanh giằng xiên là một thép góc 2L808 có: Ftx = 9.35cm2 , rtx = 3.08cm + Chọn thanh giằng ngang thép góc 2L505 có: Ftn = 4.8cm2 (tra bảng 1.5/287 KCT1) + Độ mảnh quy ước của cột dưới: b. Kiểm tra tiết diện đã chọn + Xác định lại lực dọc trong mỗi nhánh - Nhánh cầu trục: - Nhánh mái: + Kiểm tra ổn định của nhánh cầu trục: Ta có: = 22.42 và = 60.98 = max(; ) = 60.98 Từ = 60.98 và R = 21KN/cm2, tra phụ lục 3/130 sách HDĐA của Ngô Vi Long có: = 0.819 17.91KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện + Kiểm tra ổn định của nhánh mái: Ta có: = 34.97 và = 69.78 = max(; ) = 69.78 Từ = 69.78 và R = 21KN/cm2, tra phụ lục 3/130 sách HDĐA của Ngô Vi Long có: = 0.779 17KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện * Kiểm tra ổn định của toàn cột dưới - Kiểm tra ổn định của cột dưới trong mặt phẳng khung theo cặp nội gây nguy hiểm cho nhánh cầu trục: + Độ lệch tâm tải trọng: + Độ lệch tâm tương đối: + Độ mảnh quy ước: Ta có m = 1.38 và = 1.18, tra phụ lục 5/132 sách HDĐA của Ngô Vi Long có: jlt = 0.40023 + Kiểm tra ổn định tổng thể của cột dưới chịu nén lệch tâm trong mặt phẳng khung: 15.47KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện + Kiểm tra ổn định của cột dưới trong mặt phẳng khung theo cặp nội lực gây nguy hiểm cho nhánh mái: + Độ lệch tâm tải trọng: + Độ lệch tâm tương đối: + Độ mảnh quy ước: Ta có m = 2.815 và = 1.18, tra phụ lục 5/132 sách HDĐA của Ngô Vi Long có: jlt = 0.2562 + Kiểm tra ổn định tổng thể của cột dưới chịu nén lệch tâm trong mặt phẳng khung: 13.55KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện * Kiểm tra tiết diện thanh giằng xiên: Ta có chiều dài thanh xiên S = 139.62cm; Ftx = 9.35cm2 Từ = 45.33 và R = 21KN/cm2, tra phụ lục 3/130 sách HDĐA của Ngô Vi Long có: jlt = 0.884 + Lực cắt quy ước trong cột dưới: Do < nên ta chọn Q = Qtt = 131.53 KN để tính toán + Lực nén trong thanh xiên do lực cắt Q gây ra: + Kiểm tra điều kiện ổn định của thanh xiên: 11.06KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện Do lực cắt quy ước Qqu = 10.82KN nhỏ so với Qtt = 119.3KN nên thanh chịu lực bé, ta chọn tiết diện thanh giằng ngang theo cấu tạo là thép góc đều cạnh L 505 có chiều dài S = C = 97.44cm; Ftn = 4.8cm2 c. Tính liên kết thanh giằng vào các nhánh cột: Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực: Ntx = 91.43KN Với các loại thép có 4100KG/cm2, dùng que hàn N42 có: = 1800KG/cm2; =0.45 = 0.453450 = 1552KG/cm2. Dùng phương pháp hàn tay nên ; và gc = 1 Thanh xiên là thép góc đều cạnh 2L808 nên k= 0.7, chọn . Chiều dài cần thiết của đường hàn sống và hàn mép để liên kết thép góc thanh bụng xiên vào mép cột là: Trong đó: chọn Chiều dài tính toán của đường hàn lw cần thỏa mãn các yêu cầu sau: - Chiều dài tối thiểu - Đối với đường hàn góc cạnh =850.70.8=57.6cm Vậy: , các đường hàn góc cạnh đều thỏa mãn. Đường hàn thanh bụng ngang 2L 505 vào nhánh cột tính đủ chịu lực cắt Qqu = 10.81KN, rất bé cho nên chọn theo cấu tạo với hf = 5mm; lw 5cm chọn VI. THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỘT 1. Mối nối hai phần cột Phần cột trên và cột dưới có tiết diện khác nhau do đó phải dùng mối nối. Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được cặp nội lực nguy hiểm nhất. a. Cánh ngoài của cột trên: Nội lực để tính mối nối là nội lực ở ngay trên vai cột. Nội lực nguy hiểm nhất cho nhánh ngoài (tiết diện II - II): + Lực dọc tương ứng mà nhánh mái phải chịu: Cánh ngoài được nối bằng đường hàn đối đầu. Chọn chiều dài đường hàn cột trên và bản đậy nhánh mái. - - + Kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn: Tiết diện 1: 17.42KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện Tiết diện 2: 12.2KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện b. Cánh trong của cột trên: Nội lực nguy hiểm nhất cho nhánh trong (tiết diện II - II): Cánh trong được nối bằng đường hàn đối đầu, chọn theo cấu tạo: - - c. Bản bụng cột trên: Mối nối bản bụng tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối. Vì lực cắt ở tiết diện này là nhỏ nên đường hàn này hàn theo cấu tạo, hàn suốt, với chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép bản bụng. - - 2. Tính toán dầm vai Tính như dầm đơn giản có nhịp l = hd = 1m; =608.1KN;; + Dầm vai chịu uốn bởi lực truyền từ cánh trong của cột trên. Sơ đồ tính toán: - Chọn sơ bộ kính thước tiết diện: + Chiều dày bản đậy (nắp) trên đầu mút nhánh cầu trục: dbd = 2cm + Bề rộng bản đậy: bd = 35cm + Chiều dày bản bụng dầm vai phải đủ chịu ép mặt do Dmax: chọn chiều dày dầm vai: Bụng nhánh cầu trục cột dưới xẻ rãnh cho bản bụng dầm vai luồn qua 2 bản bụng này liên kết với nhau bằng 4 đường hàn góc. Chọn chiều cao đường hàn góc hf = 10mm. Để đảm bảo độ cứng cho liên kết giữa 2 nhánh cột dưới : hdv 0.5hd = 0.5100 = 50cm (1) chọn dầm vai theo điều kiện đảm bảo độ cứng hdv = 50cm + Chiều dày bản đậy phía dưới dầm vai: chọn theo cấu tạo dcd = 1cm 3. Chân cột – Liên kết cột với móng a. Xác định kích thước bản đế - Cột rỗng chịu nén lệch tâm có chân riêng rẽ cho từng nhánh do đó chân của mỗi nhánh được tính như chân cột nén đúng tâm. Lực tính toán chân cột ở mỗi nhánh là lực nén lớn nhất tại tiết diện chân cột IV - IV tính riêng cho từng nhánh. Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta có kết quả nội lực tại tiết diện IV - IV: - Chọn bê tông móng cấp độ bền B20 có Rb = 11.5Mpa; Rbt = 0.9MPa + Lực nén lớn nhất phát sinh bên nhánh mái: = 1189.7KN Vậy lực nén lớn nhất: Nnén = 1189.7KN + Lực kéo lớn nhất phát sinh bên nhánh mái: = 1189.7KN Vậy lực kéo lớn nhất: Nnhổ = 1189.7KN + Xác định kích thước bản đế: Do điều kiện cấu tạo và để đơn giản trong tính toán ta chọn diện tích bản đế theo công thức sau đây: Với: Rb - Cường độ chịu nén của bêtông, do bê tông xung quanh diện tích chịu nén trực tiếp dưới bản đế cũng tham gia chịu lực, do đó khả năng chịu nén của bêtông được tăng cường. - Hệ số chịu nén cục bộ của bê tông, = 1.2 chọn kích thước bản đế: Như vậy với hai dầm đế song song theo phương mặt phẳng khung và thêm một sườn ngăn ở giữa như hình vẽ, chúng ta có các loại ô bản như sau: + Chọn chiều dày dầm đế: + Chọn chiều dày sườn tăng cường: * Ô bản 1: dạng console, với phần nhịp vươn ra là: * Ô bản 2: dạng bản kê 3 cạnh - Kích thước theo phương cạnh tự do: - Kích thước theo phương còn lại: * Ô bản 3: dạng bản kê 3 cạnh - Kích thước theo phương cạnh tự do: l1 = 170mm - Kích thước theo phương cạnh còn lại: + Ứng suất phân bố đều lên bản đế: + Xác định moment phân bố đều lên bản đế: - Ô bản 1: Giá trị mômen uốn lớn nhất - Ô bản 2: Giá trị mômen uốn lớn nhất Trong đó: phụ thuộc ; tra bảng hệ số cho bản kê 3 cạnh, trang 92 sách HDĐA, nội suy a = 0.106 - Ô bản 3: Giá trị mômen uốn lớn nhất Trong đó: phụ thuộc ; tra bảng hệ số cho bản kê 3 cạnh, trang 92 sách HDĐA, nội suy a = 0.072 + Chiều dày bản đế: Với = 32.5KNcm/cm chọn bản đế: BLdbd = 25045040mm b. Tính các bộ phận ở chân cột * Dầm đế: - Lực từ nhánh mái truyền xuống bản đế thông qua 2 dầm đế và sườn tăng cường ở giữa (hàn vào bụng của nhánh). Do đó, dầm đế chịu tác dụng của ứng suất phân bố đều của bản đế: + Tải trọng phân bố đều tác dụng lên dầm đế: + Lực tập trung tác dụng lên dầm đế: - Chiều cao dầm đế được chọn đủ để bố trí đường hàn liên kết giữa dầm đế và chân cột + Chiều dài đường hàn sống và mép liên kết giữa thép góc và dầm đế: Chọn hf = 10mm; và chọn dầm đế có tiết diện: + Vì dầm đế có tiết diện lớn mà nhịp console dầm đế bé cho nên không cần kiểm tra uốn, cắt. * Tính sườn tăng cường (sườn console) + Tải trọng phân bố đều tác dụng lên sườn: + Tính M và Q tác dụng lên sườn: Tại tiết diện ngàm (nơi hai đường hàn góc liên kết sườn với bụng cột) + Chiều cao của sườn tăng cường: chọn chọn chiều cao sườn tăng cường bằng chiều cao của dầm đế: + Kiểm tra bền đường hàn liên kết giữa sườn tăng cường và thép lưng nhánh mái: Trong đó: - - 13.2KN/cm2 < 20.70KN/cm2 Vậy đường hàn đủ khả năng chịu lực 4 . Tính bulông neo chân cột vào móng a. Nhánh mái: Lực nhổ lớn nhất tác dụng lên nhánh mái là: Nnhổ = 1189.7KN Giả sử ta chọn 2 bulông + Lực kéo tác dụng lên 1 bulông: Ta có: chọn 2 bulông có diện tích thực của 1 bulông b. Nhánh cầu trục: Nhánh cầu trục chủ yếu chịu nén nên lực nhổ nhỏ hơn nhánh mái, để tiện thi công ta cũng chọn 2 bulông c. Tính sườn neo bulông Vì Nnhổ = 1189.7KN của nhánh mái nguy hiểm hơn nhánh cầu trục nên để an toàn ta dùng để tính cho sườn neo bulông. + Tính sườn như dầm console: + Chọn sườn neo bulông: chọn + Kiểm tra độ bền đường hàn góc cạnh liên kết giữ sườn neo bulông và dầm đế: chọn Trong đó: - - 18.74KN/cm2 < 24.15KN/cm2 Vậy đường hàn đủ khả năng chịu lực d. Tính bản nắp đậy để neo bulông Tính như dầm đơn giản: l = 100mm + Tính moment tác dụng: + Chọn kích thước của nắp đậy neo bulông: + Kiểm tra đường hàn góc cạnh liên kết giữa nắp đậy bulông và sườn neo bulông: chọn Trong đó: - - 23.46KN/cm2 < 24.15KN/cm2 Vậy đường hàn đủ khả năng chịu lực VII. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO Sơ đồ và các kích thước của dàn vì kèo: 1. Tải trọng và nội lực tính toán Tải trọng: Đưa về mô hình đơn giản để tính a. Xác định tĩnh tải mái tập trung Trị số tĩnh tải tập trung ở nút dàn vì kèo được xác định như sau: + + + + b. Xác định hoạt tải mái tập trung + + + + - Hoạt tải chất đầy: - Hoạt tải chất đầy phía trái: - Hoạt tải chất đầy phía phải: c. Xác định nội lực do moment đầu dàn Do dàn có liên kết cứng với cột nên có moment uốn tại gối tựa, moment này chính là moment tại tiết diện I – I của cột khung. Một cách gần đúng người ta chọn những cặp moment đầu dàn sau: Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được giá trị moment đầu dàn: ; ; + Phân tích thành cặp ngẫu lực: d. Đối với dàn phân nhỏ + + * Dùng phần mềm SAP2000 xác định nội lực của các thanh dàn ứng với từng trường hợp cụ thể: 2. Tính toán các chi tiết trong dàn Chọn bề dày bản mắt cho toàn bộ các mắt dàn là: dbm = 10mm 2.1. Tính mắt liên kết dàn vào cột 2.1.1 Mắt số 1 và liên kết mắt số 1 vào cột a. Thanh cánh trên T1: Chọn hf = 5mm + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn b. Thanh cánh xiên S1: Chọn hf = 5mm chọn c. Tính bulông liên kết mắt vào cột - Chọn bề dày của sườn gối: ds = 20mm - Chọn 6 bulông để liên kết - Liên kết này chịu: + Lực cắt: Q = T1sin - S1sin = 197.128sin5.7 - 39.27sin32.3 = -1.4KN Với: và - Góc nghiêng của thanh cánh và thanh xiên đối với phương ngang. +Lực kéo: N = T1cos + S1cos = 197.128cos5.7 + 39.27cos32.3 = 229.35KN + Moment: M = T1cos15 + S1cos15 = 197.128cos5.715 + 39.27cos32.315 = 3440.2 KNcm - Lực tác dụng lên một bulông: + Do Q: Nbl = + Do M: - Đường kính bulông từ điều kiện chịu cắt và ép mặt: - Đường kính bulông từ điều kiện chịu kéo: Từ 3 điều kiện bulông chịu cắt, ép mặt và chịu kéo ta chọn ra đường kính lớn nhất để thiết kế Vậy chọn 6 bulông 24 () Mắt số 2 và liên kết mắt số 2 vào cột Chọn bề dày bản mắt: dm = 10mm Thanh xiên đầu dàn nghiêng một góc so với phương ngang a. Đường hàn liên kết thanh cánh dưới D1 vào bản mắt Chọn hf = 8mm + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn b. Đường hàn liên kết thanh xiên đầu dàn B1 vào bản mắt Chọn hf = 12mm + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn c. Kiểm tra liên kết hàn giữa bản mắt và bản gối + Mômen đầu dàn thay bởi cặp ngẫu lực: + Moment do dời lực ngang H về trọng tâm liên kết hàn: Mlt = He = 196.150.15 = 29.423KNm + Phản lực đứng tại gối truyền vào liên kết hàn giữa bản mắt và bản gối có giá trị: Q = B1 = 743.435sin39.8o = 475.88 KN Chọn chiều cao đường hàn liên kết bản mắt vào bản gối là hf = 10mm + Chiều dài đường hàn cần thiết: chọn + Mômen kháng uốn của hai đường hàn liên kết bản mắt vào bản gối: + Diện tích tiết diện: + Kiểm tra ứng suất trong đường hàn: 15.31KN/cm2 < 18 KN/cm2 thỏa điều kiện + Bản gối được xem như một bản ngàm ở hai cạnh là hai hàng bulông, chịu lực nhổ H, làm bản tách ra khỏi thân cột trên. Bề dày bản gối được xác định: chọn Với: b1 – Khoảng cách giữa hai hàng bulông đứng + Kiểm tra điều kiện ép mặt giữa bản gối và gối đỡ: Lực ép chính: Nem = Q = 475.88KN Chọn bề rộng bản gối: Chọn gối đỡ : 24024030mm d. Tính toán liên kết bulông giữa bản gối vào cánh trong cột trên - Chọn 10 bulông - Lực liên kết này chịu: + Lực cắt: Q = B1sin = 743.435sin39.8 = 475.88KN + Lực nén: N = B1cos + D1 = 743.435cos39.8 + 224.459 = 795.63KN + Moment: M = B1cos26 - D126 = 743.435cos39.826 – 224.45926 = 9014.46KNcm - Lực tác dụng lên 1 bulông: + Do Q: Nbl = + Do M: - Đường kính bulông từ điều kiện chịu cắt và ép mặt: - Đường kính bulông từ điều kiện chịu kéo: Từ 3 điều kiện bulông chịu cắt, ép mặt và chịu kéo ta chọn ra đường kính lớn nhất để thiết kế Vậy chọn 10 bulông 22 liên kết vào cánh trong cột (). 2.1.3. Tính mắt số 3 a. Thanh bụng B1: Đã tính ở trên có: b. Thanh bụng B2: chọn hf = 8mm + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn c. Thanh cánh trên T1 và T2: chọn hf = 10mm + Lực tính toán của mối nối: DN = = T1 + T2 = 197.128 + 864.271 =1061.4 KN + Diện tích tiết diện nối quy ước: bbn = bc - (1.6 ¸ 2)cm = 20 – 2 = 18cm chọn bbn = 18cm dbn = 2.2cm Chọn = 1.2cm Agh = bbndbn ; Abn = 2bcdbm = 2Agh + Abn = 2182.2 + 2201.2 = 127.2cm2 + Kiểm tra bền đường hàn: thỏa điều kiện + Chiều dài đường hàn liên kết thanh cánh vào bản ghép: chọn d. Liên kết hai thanh cánh (có nối ) vào bản mã: chọn hf = 10mm - Thanh T1 + Đường hàn liên kết thanh T1 vào bản mã chịu lực: Nbm1 = DN – 2= 1061.4- 2330.264 = 400.872KN + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn - Thanh T2 + Đường hàn liên kết thanh T2 vào bản mã chịu lực: tga = a nhỏ nên q = G2tt+ P2tt = 97.32 + 16.2 = 113.52KN + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn 2.1.4. Tính mắt số 4 a. Thanh bụng B4: chọn hf = 8mm + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn b. Thanh cánh dưới D1 và D2: Chọn hf = 6mm DN = D1 – D2 = 224.459 – 211.754 = 12.71 KN + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn c. Thanh bụng B3: Chọn hf = 7mm + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn d. Thanh bụng B2: Đã tính ở trên có: 2.1.5. Tính mắt số 5 a. Thanh dàn phân nhỏ S4: Chọn + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn b. Thanh dàn phân nhỏ S5: Chọn + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn c. Thanh bụng B3: Đã tính ở trên có: d. Thanh cánh trên T2 và T3: Chọn hf = 12mm + Lực tính toán của mối nối: DN = 0.12T2 = 0.12864.271 = 103.713KN tga = a nhỏ nên q = G2tt + P2tt = 97.32 + 16.2 = 113.52KN Vậy: + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn 2.1.6. Tính mắt số 6 a. Thanh bụng B4: Đã tính ở trên có: b. Thanh cánh trên T3 và T4: Chọn hf = 12mm + Lực tính toán của mối nối: DN = T4 – T3 = 920.238 – 864.271 = 55.967 KN tga = a nhỏ nên q = G3tt+ P3tt = 97.32 + 16.2 = 113.52KN Vậy: + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn c. Thanh bụng B5: Chọn hf = 5mm + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn 2.1.7. Tính mắt số 7 a. Thanh bụng B5: Đã tính ở trên có: b. Thanh bụng B6: Chọn hf = 5mm + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn c. Tính toán liên kết bulông tại mắt giàn: Chọn 4 bulông để liên kết - Liên kết này chịu: + Lực cắt: Q = D2 + B5sin + B6sin = 211.754+51.753sin45.8 + 53.414sin90 = 302.3KN Với: và - Góc nghiêng của thanh cánh và thanh xiên đối với phương ngang. +Lực kéo: N = D2+B5cos + B6cos = 211.754+51.753cos45.8 + 53.414cos90 = 247.83KN + Moment: M = Ne = 247.833 = 743.5KNcm - Lực tác dụng lên một bulông: + Do Q: Nbl = + Do M: - Đường kính bulông từ điều kiện chịu cắt và ép mặt: - Đường kính bulông từ điều kiện chịu kéo: Từ 3 điều kiện bulông chịu cắt, ép mặt và chịu kéo ta chọn ra đường kính lớn nhất để thiết kế Vậy chọn 4 bulông 27 (). 2.1.8. Tính mắt số 8 a. Thanh bụng B6: Đã tính ở trên có: b. Thanh cánh trên T4: Chọn hf = 12mm + Lực tính toán của mối nối: DN = 0.1T4 = 0.1920.238 = 92.0238KN tga = a nhỏ nên q = G4tt + P4tt = 97.32 + 16.2 = 113.52KN Vậy: + Chiều dài của đường hàn sống: chọn + Chiều dài của đường hàn mép: chọn c. Tính toán liên kết bulông tại mắt giàn: Chọn 4 bulông để liên kết - Liên kết này chịu: + Lực cắt: Q = T4sin + B6sin = 920.238sin5.7 + 53.414sin90 = 144.81KN Với: và - Góc nghiêng của thanh cánh và thanh xiên đối với phương ngang. +Lực kéo: N = T4cos + B6cos = 920.238cos5.7 + 53.414cos90 = 915.7KN + Moment: M = Ne = 915.73 = 2747.1KNcm - Lực tác dụng lên một bulông: + Do Q: Nbl = + Do M: - Đường kính bulông từ điều kiện chịu cắt và ép mặt: - Đường kính bulông từ điều kiện chịu kéo: Từ 3 điều kiện bulông chịu cắt, ép mặt và chịu kéo ta chọn ra đường kính lớn nhất để thiết kế Vậy chọn 4 bulông 30 ().

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docda_thep_nguyen_4674.doc
Luận văn liên quan