+ Chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm vai vào cột hf = 0,6cm
Chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết dầm vai với bản cánh cột xác định như sau:
Phía trên cánh (2 đường hàn)
Phía dưới cánh (4 đường hàn)
ở bản bụng (2 đường hàn)
Từ đó, diện tích tiết diện và mô men chống uốn của các đường hàn trong liên kết (coi lực cắt chỉ do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu)
62 trang |
Chia sẻ: tueminh09 | Ngày: 27/01/2022 | Lượt xem: 865 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án môn học Kết cấu nhà thép - Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU NHÀ THÉP
Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp
I. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:
Số liệu cho trước:
Nhịp khung
L (m)
Bước khung
B (m)
Cao trình đỉnh ray
H1 (m)
Sức nâng cầu trục
Q (T)
Độ dốc mái
i %
Số lượng khung
Vùng gió -Dạng địa hình
18
6
5,5
6,3
11
16
II.B
+ Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với số liệu đã cho.
Vật liệu thép có số hiệu CT34, có cường độ tính toán: ;
;
.
+ Hàn tay, dùng que hàn N42. Trọng lượng riêng của thép
+ Bê tông móng cấp độ bền B20 có Rb = 1,15 kN/cm2
II. NỘI DUNG:
a) Thuyết minh tính toán:
+ Lập mặt bằng kết cấu nhà xưởng.
+ Xác định các kích thước chính của khung ngang.
+ Tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột.
+ Thiết kế xà gồ mái.
+ Xác định các loại tải trọng tác dụng vào khung ngang.
+ Tính khung ngang với các loại tải trọng nói trên.
+ Thiết kế cột và xà ngang đặc tiết diện chữ I tổ hợp hàn.
+ Thiết kế các chi tiết khung: liên kết xà - cột, vai cột, chân cột, nối xà.
+ Tài liệu tham khảo.
b) Bản vẽ:
Nội dung đồ án thể hiện trên khổ giấy A1 bao gồm:
+ Sơ đồ khung ngang, các kích thước chính, các cao trình đặc trưng, cấu tạo các lớp mái.
+ Cấu tạo khung: các hình chiếu, mặt cắt của cột, xà ngang, các tiết diện đặc trưng, các chi tiết khung (vai cột, chân cột, liên kết xà - cột, nối xà)
+ Bảng thống kê thép (cho một khung)
+ Ghi chú: vật liệu thép, bu lông liên kết, bulông neo, đường kính lỗ, đường hàn, que hàn, phương pháp hàn, sơn chống gỉ
90000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
21000
a
B
5250
5250
5250
CỘT THÉP
k1
k2
k2
k2
k2
k2
k2
k2
CẦU TRỤC
Q=6.3T
18 XÀ GỒ CHỮ C
GIẰNG XÀ GỒ
Ø16
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c1
c2
c2
c2
5250
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
dct
CẦU TRỤC
Q=6.3 T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
ii. Xác định kích thước chính khung ngang
1. Lựa chọn dầm cầu trục, cầu trục, ray, lớp lót ray
1.1. Cầu trục
Với nhịp nhà L = 18m, sức trục Q = 6.3T (chế độ làm việc trung bình) thì khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị a = 0, chọn l =750. Ta chọn cần trục có các thông số sau:
Bảng các số liệu cầu trục
Sức trục
Q(T)
Nhịp Lk
(m)
Chiều cao gabarit
Hk(m)
Kh.cách
Zmin(m)
Bề rộng
gabarit
Bk (m)
Bề rộngđáy Kk
(m)
T.lượng cầu trục
G(T)
T.lượng xe con
Gxe
(T)
áp lực
Pmax
(KN)
áp lực
Pmin (KN)
6.3
16.5
0.81
0.16
3,88
2.9
6,76
0.59
42,8
11,6
1.2. Dầm cầu trục
Từ bước cột và các thông số của cầu trục ta chọn dầm tiết diện chữ I tổ hợp hàn cao 50cm có các kích thước như hình vẽ:
Khối lượng trên 1m:
1.3. Ray và lớp lót ray
Chiều cao của ray và các lớp đệm chọn sơ bộ là: Hr = 200mm
20
460
20
500
200
12
200
200
x
x
y
y
B
k
=3880
K=2900
P
max
P
max
Mặt cắt ngang dầm cầu trục, Ray và Gabarit cầu trục
2. Xác định kích thước chính khung ngang
2.1. Theo phương đứng
+ Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H2=Hk+ bk = 0.81 + 0.20 = 1,01 (m)
* Với Hk = 0,81 (m) - tra catalo cầu trục (Bảng II.3 phụ lục)
bk = 0,20 (m) - khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang
Þ Chọn H2 = 1,1 (m)
+ Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang
H=H1+ H2 +Hs = 5 + 1,1 + 0 =6,1 (m)
Trong đó:
H1 - cao trình đỉnh ray H1 = 5 (m)
H3 - phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cốt ± 0.000. (H3 =0)
+ Chiều cao phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:
Ht=H2+ Hdct + Hr = 1,1 + 0,5 + 0,2 = 1,8 (m)
+ Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến vai cột:
Hd=H + Ht + Hs = 6,1 – 1,8 + 0 = 4,3 (m)
2.2. Theo phương ngang
+ Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng:
h = (1/15 ữ 1/20)H = (1/15 ữ 1/20) x 6,1 = ( 0,4067 ữ 0,305 ) (m)
Þ Chọn h = 40 (cm)
+ Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
z =λ - h = 0,75 - 0,40 = 0,35 (m) > zmin = 0,16(m)
750
19500
750
i=10%
4300
1800
6100
+ 8.00
± 0.000
+ 4.30
+ 6,10
+ 7,15
a
21000
b
q = 6,3t
Các kích thước chính của khung ngang
2.3. Sơ đồ tính khung ngang
Dựa trên sức nâng của cầu trục chọn phương án cột có tiết diện không thay đổi, với độ cứng là I1. Vì nhịp khung là 18 m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện không thay đổi .Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột với móng là ngàm tại mặt móng (cốt ± 0.000). Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là cứng. Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính toán và thiên về an toàn. Sơ đồ tính khung ngang như hình vẽ.
Sơ đồ tính khung ngang
iii. tác dụng và cách bố trí hệ giằng máI, giằng cột
1. Tác dụng của hệ giằng mái, giằng cột
Hệ giằng là một bộ phận quan trọng của kết cấu nhà, có các tác dụng:
+ Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà.
+ Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳngkhung như gió lên tường hồi, lực hãm của cầu trục.
+ Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột
+ Đảm bảo cho việc thi công lắp dựng kết cấu được an toàn và thuận tiện.
Hệ thống giằng của nhà xưởng được chia thành hai nhóm: giằng mái và giằng cột
2. Bố trí hệ giằng mái, giằng cột
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
90000
5250
5250
5250
5250
24000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
90000
HỆ GIẰNG MÁI
6000
6000
6000
6000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
GIẰNG MÁI
Ø20
+6.10
+4.30
± 0.00
24000
605250
0
525000
52500
52500
a
b
+7.15
THANH GIẰNG
ĐẦU CỘT
DẦM
CẦU TRỤC
GIẰNG CHÉO
DỌC NHÀ
GIẰNG CHÉO
NGANG NHÀ
HỆ GIẰNG CỘT
Iv. Thiết kế xà gồ mái
1. Tải trọng
1.1. Tĩnh tải
+ Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy là
qtc = 0,074 (kN/m2)
+ Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là
qtc = 0,074 (kN/m2)
64
150
x
R
x
x
y
z
0
20.3
R
+ Tại mép biên chọn xà gồ chữ C mã hiệu 6CS2,5x070
Tra bảng ta có các thông số:
cm4 cm4
Wx = 2Ix /D = 2.195,21/15 = 26,628 cm3
Wy = 2Iy /(B-z) = 4, 04 cm3
kN/m cm2
Khoảng cách giữa các xà gồ: m
1.2. Hoạt tải
Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995.
ptc = 0,3 kN/m2, hệ số vượt tải là n = 1,3.
+ Hoạt tải tính toán
(kN/m2)
1.3. Tải trọng tác dụng lên xà gồ:
Chọn tấm mái tôn múi tráng kẽm dày 0,7 mm có trọng lượng bằng
0,074 kN/m2
Như vậy tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ ;
=
=(0,074+0,3).+0,042 =0,52 kN/m;
=(0,074.1,1+0,3.1,3). +0,042.1,05 = 0,75 kN/m
2. Tính toán xà gồ
+ Tải trọng tác dụng lên xà gồ
(kN/m)
(kN/m)
(kN/m)
(kN/m)
Sơ đồ tính xà gồ
+ Kiểm tra điều kiện bền xà gồ:
Trong đó: (cm3 ) (cm3)
(kNm) (kNm)
+ Kiểm tra độ võng xà gồ:
Theo phương oy:
(m)
Điều kiện kiểm tra:
Vậy xà gồ đã chọn đảm bảo điều kiện chịu lực và võng
v. Xác định các loại tải trọng tác dụng vào khung ngang
1. Tĩnh tải (tải trọng thường xuyên)
Độ dốc mái i = 10% Þ a = 5,710 (sina = 0,099; cosa = 0,995)
* Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm:
+ Trọng lượng các lớp mái
+ Trọng lượng bản thân xà gồ
+ Trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục
+ Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy là
qtc = 0,074 + (n.gtc .B)/L = 0,074 + 0,168 = 0.243 (KN/m2)
+ Chọn sơ bộ trọng lượng xà ngang: q =1 (kN/m) phân bố đều lên chiều dài xà
gg : hệ số vượt tải của tĩnh tải (gg = 1,1)
* Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang:
(kN/m)
+ Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là
qtc = 0,074 (kN/m2).
Tải trọng xà gồ tường và tấm tường đưa về thành lực tập trung G tác dụng ở đỉnh cột và bỏ qua mômen gây ra bởi độ lệch tâm.
Gtt = 0,234 x 1,1 x 6 x 6,1 = 9,78 (kN)
+ Tải trọng bản thân dầm cầu trục và ray:
Tải này tác dụng lên vai cột khi tính toán ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực tập trung và 1 mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột:
(kN) (kN)
Mtc = Gtc x e = 9,36 x (λ – 0,5h) = 9,36 x (0,75 – 0,5.0,4) = 5,15 (kNm)
Mtt = Gtt x e = 9,828 x (0,75 – 0,5 x 0,4) = 5,405 (kNm)
1,59kN/m
1800
4300
5,405kNm
9,78 kN
9,828 kN
± 0.000
+ 4.30
+ 6.10
5,405kNm
9,828 kN
9,78 kN
Sơ đồ tính khung với tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)
2. Hoạt tải
2.1. Hoạt tải sữa chữa
Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995.
Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái lợp tôn) là
ptc = 0,3 kN/m2, hệ số vượt tải là n = 1,3. Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang như hình vẽ.
+ Hoạt tải tính toán (kN/m)
2.2. Tải trọng gió
Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần là gió tác dụng vào cột và gió tác dụng lên trên mái. Theo TCVN 2737 - 1995 .Phân vùng gió II-A có áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 0,83 kN /m2 hệ số vượt tải là 1,2. Căn cứ vào hình dạng mặt bằng và góc dốc mái các hệ số khí động xác định theo sơ đồ trong bảng III.3 phụ lục + Nội suy.
; (H1 / L) = 6,1/19,5 = 0,3128
a
c =-0,5
e3
c =+0,8
c = - 0,4079
e1
c =-0,4
e2
e
6100
24000
Sơ đồ xác định hệ số khí động
Giá trị tính toán của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z so với mốc tiêu chuẩn tác dụng lên 1m2 bề mặt thẳng đứng xác định theo công thức:
k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc theo dạng địa hình, áp dụng dạng địa hình B, hệ số k được xác định:
+ Mức đỉnh cột, cao trình 6,1 m -> k1 =1.0986
+ Mức đỉnh mái, cao trình 7,15 m -> k2 =1.1206
Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở xuống chân cột hệ số k lấy:
k=k1 =1.0986
Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở lên đỉnh mái hệ số k lấy trung bình:
k = (k1 + k2)/2 = (1,0986 + 1,1206)/2 = 1,1096
+ Tải trọng gió lên cột:
+ Phía đón gió:
q1tc = w0 .k.C.B = (0,83 x 1,1096 x 0,8)x6 = 4,421 (kN/m)
q1tt = γp x q1tc = 1,2 x 4,421 = 5,301 (kN/m)
+ Phía khuất gió:
q2tc = w0 .k.C.B = (0,83 x 1,1096 x 0,5)x6 = 2,763(kN/m)
q2tt = γp x q1tc = 1,2 x 2,763 = 3,316 (kN/m)
+ Tải trọng gió lên mái: Trên thực tế tải này truyền lên khung dưới dạng lực tập trung tại điểm đặt các xà gồ, số lượng lực tập trung > 5 nên ta có thể quy về tải phân bố.
+ Gió nửa trái:
qtc = w0 .k.C.B = (0,83 x 1,1096 x 0,4079 )x6 = 2,254 (kN/m)
qtt = γp x qtc = 1,2 x 2,254 = 2,705 (kN/m)
+ Gió nửa phải:
qtc = w0 .k.C.B = (0,83 x 1,1096 x 0,4 )x6 = 2,210 (kN/m)
qtt = γp x qtc = 1,2 x 2,210 = 2,652 (kN/m)
5,301 kN/m
3,316 kN/m
2,705 kN/m
2,652 kN/m
5,301 kN/m
3,363kN/m
2,705 kN/m
2,652 kN/m
GIÓ TRÁI SANG
GIÓ PHẢI SANG
2.3. Hoạt tải cầu trục
Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang, các thành phần được xác định như sau:
a) áp lực đứng của cầu trục
áp lực thẳng đứng lớn nhất do cầu trục truyền lên vai cột Dmax xác định theo đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định được các tung độ yi của đường ảnh hưởng, từ đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột:
Σyi = ( 1 + 0,8367 + 0,353 + 0,5167) = 2,7
Dmax = nc. γp .Pmaxtc . Σyi = 0,85 x 1,1 x 46,2 x 2,7 = 116,632 (kN)
Dmin = nc. γp .Pmintc . Σyi = 0,85 x 1,1 x 14,4 x 2,7 = 36,353 (kN)
Trong đó: nc = 0,85 là hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ nhẹ hoặc trung bình.
Điểm đặt của Dmax, Dmin trùng với điểm đặt của dầm cầu trục. Tải này tác dụng lên vai cột khi tính toán ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực tập trung và 1 mômen lệch tâm e = l - 0,5h » 0,55m.
+ Trị số của mômen lệch tâm tương ứng:
Mmax = Dmax x e = 116,632 x 0,55 = 64,148 (kNm)
Mmin = Dmin x e = 36,353 x 0,55 = 19,994 (kNm)
B=3880
K=2900
P
max
B=3880
K=2900
980
P
max
P
max
P
max
6000
6000
1
0.8367
0.353
0.5167
Đường ảnh hưởng phản lực
64,148kNm
116,632kN
36,353 kN
19,994kNm
1800
4300
DMAX LÊN CỘT PHẢI
64,148kNm
116,632kN
36,353 kN
19,994kNm
DMAX LÊN CỘT TRÁI
Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục
b) Lực hãm ngang của cầu trục
+ Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray:
T1tc = 0,5. kf .(Q+Gxe )/ n0 = 0,5.0,1.(63 + 5,90)/2 = 1,723 (kN)
Trong đó:
kf - hệ số ma sát, lấy bằng 0,1 với cầu trục có móc mềm.
Gxe - trọng lượng xe con, tra catalô.
Q - sức nâng thiết kế của cầu trục.
n0 - số bánh xe cầu trục ở một bên ray
+ Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm.
(giả thiết cách vai cột 1,0 m)
T = nc γp Σ T1tc yi = 0,85 x 1,1 x 1,723 x 3,0 = 4,833 (kN)
LỰC HÃM LÊN CỘT PHẢI
1800
4300
4,833kN
LỰC HÃM LÊN CỘT TRÁI
4,833kN
1800
4300
vi. Xác định nội lực trong khung ngang, tổ hợp nội lực
1. Xác định nội lực
Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần mềm SAP 2000. Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu đồ và bảng thống kê nội lực, dữ nguyên quy ước dấu trong phần mềm.
Sau khi dùng phầm mềm SAP 2000 để lấy kết quả nội lực với các phương án chất tải khác nhau, hình dạng và trị số của biểu đồ nội lực cho nửa khung bên trái được thể hiện như hình vẽ dưới đây. Đơn vị tính là kN, kN.m. Riêng nội lực do hoạt tải chất cả mái xác định bằng cách cộng nội lực do 2 trường hợp chất hoạt tải mái nửa trái và nửa phải.
2. Tổ hợp nội lực
Từ kết quả tính toán nội lực như trên ta tiến hành lập bảng tổ hợp nội lực để tìm ra trường hợp nội lực bất lợi nhất để tính toán tiết diện khung. Với cột ta xét 4 tiết diện: đầu cột, vai cột (2 tiết diện), chân cột. Với xà ngang ta xét 3 tiết diện: đầu xà, 1/3 xà, đỉnh xà. Tại mỗi tiết diện có các trị số M, N, V.
+ Ta xét 2 loại tổ hợp:
- Tổ hợp cơ bản 1: gồm tĩnh tải thường xuyên và 1 hoạt tải
- Tổ hợp cơ bản 2: gồm tải trọng thường xuyên và nhiều hoạt tải nhân với hệ số tổ hợp 0,9
Kết quả cụ thể được ghi trong bảng tổ hợp.
Biểu đồ momen tĩnh tải
Biểu đồ lực cắt tĩnh tải
Biểu đồ lực dọc tĩnh tải
Biểu đồ lực dọc hoạt tải trái
Biểu đồ lực cắt hoạt tảI trái
Biểu đồ momen hoạt tải trái
Biểu đồ momen hoạt tảI phải
Biểu đồ lực cắt hoạt tảI phải
Biểu đồ lực dọc hoạt tải phải
Biểu đồ lực dọc hoạt tảI mái
Biểu đồ lực cắt hoạt tải mái
Biểu đồ momen hoạt tải mái
Biểu đồ momen gió trái
Biểu đồ lực cắt gió trái
Biểu đồ lực dọc gió trái
Biểu đồ lực dọc gió phải
Biểu đồ lực cắt gió phải
Biểu đồ momen gió phải
Biểu đồ momen Dmax trái
Biểu đồ lực cắt Dmax trái
Biểu đồ lực dọc Dmax trái
Biểu đồ lực dọc Dmax phải
Biểu đồ lực cắt Dmax phải
Biểu đồ momen Dmax phải
Biểu đồ momen Tmax trái
Biểu đồ lực cắt Tmax trái
Biểu đồ lực dọc Tmax trái
Biểu đồ lực dọc Tmax phải
Biểu đồ lực cắt Tmax phải
Biểu đồ moomen Tmax phải
BẢNG THỐNG KÊ NỘI LỰC
( Đơn vị tớnh : KN, KN.m)
Cấu kiện
Tiết diện
Nội lực
Phương án chất tải
Tĩnh tải
Hoạt tải mái trái
Hoạt tải mái phải
Hoạt tải cả mái
Gió trái
Gió phải
Dmax trỏi
Dmax phải
T trỏi
T phải
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Cột
Chân cột
M
-52.31
-15.93
-27.79
-43.72
117.46
-15.33
14.67
26.48
± 10.37
± 7.40
N
-105.33
-19.18
-6.64
-24.82
29.88
26.36
-127.60
-39.36
± 0.32
± 0.32
V
-22.64
-9.29
-9.29
-18.58
51.18
-1.57
-4.69
8.93
± 2.96
± 1.66
Dưới vai
M
45.03
24.02
12.16
36.18
-53.60
33.38
39.26
-11.93
± 5.34
± 0.27
N
-48.52
-19.18
-6.64
-24.82
29.88
26.36
-127.60
-39.36
± 0.32
± 0.32
V
-22.64
-9.29
-9.29
-18.58
28.38
12.89
-4.69
8.93
± 2.96
± 1.66
Trờn vai
M
45.03
24.02
12.16
36.18
-53.60
33.38
-32.02
10.28
± 5.34
± 0.27
N
-48.52
-19.18
-6.64
-24.82
29.88
26.36
1.99
1.03
± 0.32
± 0.32
V
-22.64
-9.29
-9.29
-18.58
28.38
12.89
-4.69
8.93
± 2.96
± 1.66
Đỉnh cột
M
80.37
40.74
28.89
69.62
-96.11
-62.03
-23.58
-5.80
± 4.01
± 2.72
N
-48.52
-19.18
-6.64
-24.82
29.88
26.36
1.99
1.03
± 0.32
± 0.32
V
-22.64
-9.29
-9.29
-18.58
27.86
18.95
-4.69
8.93
± 1.66
± 1.66
Xà 10,5m
Đầu xà
M
80.37
40.74
28.89
69.62
-96.11
-62.03
-23.58
5.80
± 4.01
± 2.72
N
-25.40
-11.15
-9.81
-20.96
21.72
21.48
-4.47
8.99
± 1.62
± 1.68
V
-26.46
-18.16
-4.69
-22.85
27.86
24.34
2.45
0.14
± 0.48
± 0.15
Cuối xà
M
-47.97
-20.58
-20.58
-41.57
47.24
49.70
2.27
5.80
± 1.09
± 1.09
N
-25.40
-11.15
-9.81
-20.96
21.72
21.48
-4.47
8.99
± 1.62
± 1.68
V
2.25
6.54
-4.69
1.85
-0.69
-3.64
2.45
0.14
± 0.48
± 0.15
Cấu kiện
Tiết diện
Nội lực
Tổ hợp cơ bản 1
Tổ hợp cơ bản 2
MMAX
NTƯ
MMIN
NTƯ
NMAX
MTƯ
MMAX
NTƯ
MMIN
NTƯ
NMAX
MTƯ
Cột
Chõn cột
Tải trọng
1+5
1+4
1+7+9
1+5+8+10
1+4+6
1+4+7+9
M
65.15
-96.03
-48.01
83.90
-105.46
-87.79
N
-75.45
-130.15
-233.25
-113.57
-103.94
-242.80
V
28.54
-41.22
-30.29
32.95
-40.78
-46.25
Vai dưới
Tải trọng
1+7+9
1+5
1+7+9
1+4+6+7+9
1+5+8+10
1+4+7+9
M
89.66
-8.54
78.98
147.80
-14.16
108.15
N
-175.20
-18.64
-175.84
-161.15
-57.34
-185.45
V
-24.37
5.74
-30.29
-29.32
9.45
-46.25
Vai trờn
Tải trọng
1+4
1+5
1+4
1+4+6+8+10
1+5+7+9
M
81.21
-8.57
81.21
117.13
-36.83
N
-73.34
-18.64
-73.34
-45.92
-20.13
V
-41.22
5.74
-41.22
-18.23
-3.98
Đỉnh cột
Tải trọng
1+4
1+5
1+4
1+5+7+9
M
149.99
-15.74
149.99
-30.96
N
-73.34
-18.64
-73.34
-20.13
Q
-41.22
5.22
-41.22
-3.28
Xà 10,5m
Đầu xà
Tải trọng
1+4
1+5
1+4
1+4+8+10
1+5+7+9
1+4+7+9
M
149.99
-15.74
149.99
150.70
-30.96
118.20
N
-46.36
-3.68
-46.36
-34.66
-11.33
-49.75
Q
-49.31
1.40
-49.31
-46.76
0.39
-45.25
Cuối xà
Tải trọng
1+6
1+4
1+4
1+6+8+10
1+4+7+9
M
1.73
-89.54
-89.54
2.96
-84.32
N
-3.92
-46.36
-46.36
3.54
-49.75
Q
-1.39
4.10
4.10
-0.77
5.69
BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC
( Đơn vị tớnh : KN, KN.m )
vii. thiết kế tiết diện cấu kiện
1. Thiết kế tiết diện cột
a) Xác định chiều dài tính toán
Chọn phương án cột tiết diện không đổi. Với tỷ số độ cứng của xà và cột đã giả thiết là bằng nhau ta có:
Hệ số chiều dài tính toán
Vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột xác định theo công thức:
Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung (ly) lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà (dầm cầu trục, giằng cột, xà ngang). Gỉa thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ C tại cao trình +2.150 tức là ở vị trí giữa phần cột tính từ mặt móng đến dầm hãm, nên ly = 2,15m
Chọn và kiểm tra tiết diện
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:
M = 108,15 (kNm)
N = -185,45 (kN)
V = -46,25 (kN)
Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 1,4,7,9 gây ra
Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ đứng
Þ Chọn h = 40cm
Bề rộng tiết diện cột chọn theo các điều kiện cấu tạo và độ cứng
Þ Chọn bf = 20cm
Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sơ bộ như sau:
Trong đó : h- hệ số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện, lấy h = 1,25
Bề dày bản bụng: Þ Chọn tw =0,6cm.
Tiết diện cột như sau:
Tiết diện cột
Bản cánh: (1 x 20) cm
Bản bụng: (0,6x 38) cm
* Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn:
+ Mô men quán tính của tiết diện
+ Mô men kháng uốn
+ Bán kính quán tính của tiết diện
+ Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột
+ Độ lệch tâm tương đối
Trong đó:
: độ lệch tâm
A : diện tích tiết diện ngang
Wx : mô men chống uốn của tiết diện theo trục x-x
Tra bảng IV.5 phụ lục – với loại tiết diện số 5, ta có :
Với Af / Aw = 0,5:
=(1,75 - 0,1.4,08) - 0,02(5 -4,08).1,604 = 1,31
Với Af / Aw 1 :
=(1,9-0,1.4,08)- 0,02(6- 4,08).1,604 = 1,43
Với Af / Aw = (1.20)/(0,6.38) = 0,877 ta có =1,339
Từ đó: = 1,339.4,08 =5,463 <20 à Không cần kiểm tra bền.
Với =1,604 và = 5,463 ; tra bảng IV.3 phụ lục, nội suy có =0,221 Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra theo công thức: (kN/cm)<=21(kN/cm)
Để kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung cần tính trị số mômen ở 1/3 chiều cao của cột dưới kể từ phía có mômen lớn hơn. Vì cặp nội lực dùng để tính toán cột là tại tiết diện dưới vai và do các trường hợp
tải trọng (1,4,7,9) gây ra nên trị số của mômen uốn tại tiết diện chân cột tương
ứng là:
M=-87,79 (kNm).
Vậy trị số của mômen tại 1/3 chiều cao cột dưới, kể từ tíêt diện vai cột:
= 108,15 + = 42,84kNm)
Do đó: M’=max (; M/2) = max (42,84 ; 108,15/2) = 54,075(kNm).
Tính độ lệch tâm tương đối theo M’ :
m=
Do = 2,039 < 5 nên theo (2.44) ta có
ở trên: vì
Theo bảng 2.1 ta có:
Từ đó:
Với =46,64 , tra bảng IV.2 phụ lục, nội suy có =0,827
Do vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng được kiểm tra theo công thức:
(kN/cm)<=21(kN/cm)
Điều kiện ổn định cục bộ của các bản cánh và bản bụng cột được kiểm tra theo các công thức sau:
Với bản cánh cột:
=16,46
Vì 0,8 < nên [b0/tf] xác định theo (2.49).
Với bản bụng cột: do mx = 4,08> 1; và khả năng chịu lực của cột được quyết định bởi điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn (do ) nên theo bảng 2.2 ta có :
Þ Không phải đặt vách cứng
Ta có:
do vậy bản bụng cột không bảo đảm ổn định cục bộ,coi như chỉ có phần bản bụng cột tiếp giáp với hai bản cánh còn làm việc. Bề rộng của phân bụng cột này là :
Diện tích tiêt diện cột, không kể phần bản bụng bị mất ổn định cục bộ
không cần kiểm tra lại các điều kiện
ổn định tổng thể.
Chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cột từ kết quả tính toán bằng phần mềm SAP 2000 trong tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió trái tiểu chuẩn là .
Do đó: .
=> Vậy tiết diện đã chọn là đạt yêu cầu.
2. Thiết kế tiết diện xà ngang
* Đoạn xà 10,50 m
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:
M = 150,70 (kNm)
N = -34,66 (kN)
V = -46,76 (kN)
Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 1,4,8,10 gây ra
Mô men cần thiết của tiết diện xà ngang xác định theo công thức
Chiều cao của tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu theo công thức dưới đây, với bề dày bản bụng xà chọn sơ bộ là 0,8 cm
Þ Chọn h = 40cm
* Kiểm tra tiết diện
+ Kiểm tra bề dày bản bụng từ điều kiện chịu cắt
Ta có :
Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang được xác định theo công thức
Theo các yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ, kích thước tiết diện của bản cánh được chọn là tf = 1cm; bf = 20cm
Mặt cắt ngang của tiết diện xà
+ Tính các đặc trưng hình học của tiết diện
+ Mô men quán tính của tiết diện
+ Mô men kháng uốn
Tính độ lệch tâm tương đối:
Do mx = 30,26 >20 Þ me = hmx > 20 (vì h ³ 1) nên tiết diện xà ngang được tính toán và kiểm tra theo điều kiện bền.
Tại tiết diện đầu xà có mô men uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng theo công thức sau:
Trong đó:
Mô men tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x
+ Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng
Þ Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp nén
(không phải đặt sườn dọc)
Þ Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất tiếp (không phải đặt sườn cứng ngang)
Þ Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp và ứng suất tiếp (không phải kiểm tra các ô bụng)
Vậy tiết diện xà đã chọn là đạt yêu cầu và cột đã chọn phù hợp với giả thiết ban đầu là bằng nhau.
3. Thiết kế các chi tiết
3.1. Vai cột
Với chiều cao tiết diện cột là h = 40cm, theo các công thức (2.60) và (2.61) trong “Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp” - Trường ĐHKT HN
Ta xác định mô men uốn và lực cắt tại chỗ liên kết công - xôn vai cột với bản cánh cột, sơ đồ tính dầm vai như hình vẽ:
Sơ đồ tính dầm vai
Bề rộng bản cánh dầm vai chọn bằng bề rộng cánh cột . Gỉa thiết bề rộng của sườn gối dầm cầu trục bdct = 20cm. Chọn sơ bộ bề dày các bản cánh dầm vai tfdv = 1cm. Từ đó bề dày bản bụng dầm vai xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ do phản lực dầm cầu trục truyền vào, theo công thức :
Þ Chọn twdv = 0,8cm
Chiều cao của dầm vai xác định sơ bộ từ điều kiện bản bụng dầm vai đủ khả năng
chịu cắt, suy ra từ công thức:
Þ Chọn
+ Các đặc trưng hình học của tiết diện dầm vai.
+ Mô men kháng uốn
+ Mô men tĩnh của một cánh dầm vai
Trị số của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản
bụng dầm vai:
+ Vậy theo công thức
+ Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng dầm vai:
* Bản cánh:
* Bản bụng :
550
1
1
200
400
6
F
8
60
60
200
380
10
10
400
1 - 1
200
150
750
Cấu tạo vai cột
+ Chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm vai vào cột hf = 0,6cm
Chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết dầm vai với bản cánh cột xác định như sau:
Phía trên cánh (2 đường hàn)
Phía dưới cánh (4 đường hàn)
ở bản bụng (2 đường hàn)
Từ đó, diện tích tiết diện và mô men chống uốn của các đường hàn trong liên kết (coi lực cắt chỉ do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu)
+ Khả năng chịu lực của các đường hàn trong liên kết được kiểm tra theo công thức:
Trong đó :
;
+ Kích thước của cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai lấy như sau:
Chiều cao:
Bề rộng: Þ Chọn bs = 6cm
Bề dày: Þ Chọn ts = 0, 6cm
3.2. Chân cột
a) Tính toán bản đế
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán tại tiết diện chân cột:
M =83,90 (kNm)
N = -113,57 (kN)
V = 32,95 (kN)
Đây là cặp nội lực tại tiết diện chân cột, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 1,5,8,10’ gây ra
Căn cứ vào kích thước tiết diện cột đã chọn, dự kiến chọn phương án cấu tạo chân cột cho trường hợp có vùng kéo trong bê tông móng với 4 bu lông neo ở một phía chân cột, cấu tạo chân cột liên kết ngàm với móng như hình vẽ:
+ Xác định được bề rộng của bản đế:
Trong đó trị số c1 chọn sơ bộ trong khoảng (5 ¸10) cm ; Chọn c1 = 7cm
Chiều dài của bản đế xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ của bê tông móng.
Với giả thiết bê tông móng mác B20 có và hệ số tăng cường độ jb = 1,16 từ đó xác định được
Theo cấu tạo và khoảng cách bố trí bu lông neo, chiều dài của bản đế được xác định như sau :
Trị số c2 được chọn sơ bộ trong khoảng từ (10¸15) chọn c2 = 11,2 và bề dày của dầm đế là (tdd = 0,8cm)
Tính lại ứng suất phản lực của bê tông móng phía dưới bản đế:
Ô2
8
Ô1
Ô2
Ô1
340
8
112
8
112
8
196
196
166
166
320
320
120
100
100
15
335
305
0,24
0,14
-0,31
0,41
8
200
166
166
87
200
112
Ô1
Ô2
Kích thước bản đế
Bề dày của bản đế chân cột được xác định từ điều kiện chịu uốn của bản đế do ứng suất phản lực trong bê tông móng. Xét các ô bản đế:
Ô 1 (bản kê 3 cạnh)
a2 = d1 = 20cm; b2 = 16,6 cm; b2/a2 = 16,6/27,5 = 0,83
Tra bảng 2.4, nội suy ta có ab = 0,099
Þ
Ô 2 (bản kê 2 cạnh liền kề)
Tra bảng có ab = 0,06 Þ
Vậy chiều dày của bản đế xác định theo công thức sau :
Þ Chọn tbd = 2 cm
b) Tính toán dầm đế
Kích thước của dầm đế chọn như sau:
+ Chiều cao: phụ thuộc vào đường hàn liên kết dầm đế vào cột phải đủ
khả năng truyền lực do ứng suất phản lực của bê tông móng.
+ Bề rộng:
+ Bề dày (đã chọn)
Lực truyền vào một dầm đế do ứng suất phản lực của bê tông móng :
Theo cấu tạo, chọn chiều cao của đường hàn liên kết dầm đế vào cột là hf = 0,7cm.
Từ đó xác định được chiều dài tính toán của 1 đường hàn liên kết dầm đế vào cột:
Þ Chọn chiều cao của dầm đế hdd = 15cm
c) Tính toán sườn A
Sơ đồ tính sườn là dầm công - xôn ngàm vào bản bụng cột bằng 2 đường hàn liên kết. Ta có:
Sơ đồ tính sườn
Chọn bề dày của sườn ts = 0,8cm. Chiều cao của sườn xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn:
Þ Chọn hs = 20 cm
Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:
Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụng cột
hf = 0,6cm. Diện tích tiết diện và mô men chống uốn của các đường hàn này là:
Khả năng chịu lực của các đường hàn này được kiểm tra theo công thức:
d) Tính toán sườn B
Tương tự như trên, với bề rộng diện truyền tải vào sườn là:
1,5ls = 1,5.11,2 = 16,8 cm
Ta có:
Chọn bề dày sườn là ts = 0,8cm. Chiều cao của sườn xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn:
Þ Chọn hs = 20 cm
Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:
Chọn chiều cao đường hàn liên kết với sườn B vào dầm đế hf = 0,6cm. Diện tích tiết diện và mô men chống uốn của các đường hàn này là:
Khả năng chịu lực của các đường hàn này được kiểm tra theo công thức:
e) Tính toán bu lông neo
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực ở chân cột gây kéo nhiều nhất cho các
bu lông neo:
M = 83,90 (kNm)
N = - 113,57 (kN)
V = 32,95 (kN)
Đây là cặp nội lực đã dùng để tính chân cột, do các tải trọng 1,5,8,10 gây ra. Chiều dài vùng bê tông chịu nén dưới bản đế là c = 33,5cm. Chọn khoảng cách từ mép biên bản đế chân cột đến tâm bu lông neo là 6cm, xác định được:
Tổng lực kéo trong thân các bu lông neo ở một phía chân cột được xác định:
Chọn loại bu lông neo chế tạo từ thép hợp kim thấp mác 09Mn2Si, tra bảng I.10 phụ lục trong "Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp" ta có
Diện tích tiết diện cần thiết của một bu lông neo:
Chọn bu lông F20 có Abn = 2,49(cm2)
Tính lại tổng lực kéo trong thân các bu lông neo ở một phía chân cột theo công
thức :
Trong đó Lb : khoảng cách giữa 2 dãy bu lông neo ở hai biên của bản đế
Do T2 < T1 nên đường kính bu lông neo đã chọn là đạt yêu cầu
f) Tính toán các đường hàn liên kết cột vào bản đế
Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào bản đế được tính toán trên quan niệm mô men và lực dọc do các đường hàn ở bản cánh chịu, còn lực cắt do các đường hàn ở bản bụng chịu. Nội lực để tính toán đường hàn chọn trong bảng tổ hợp nội lực chính là cặp đã dùng để tính toán bu lông neo.
Lực kéo trong bản cánh cột do mô men và lực dọc phân vào theo công thức:
Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở một bản cánh cột (kể cả các đường hàn liên kết dầm đế vào bản đế)
Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản cánh cột theo công thức:
Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản bụng cột theo công thức:
Þ Chọn chiều cao đường hàn hf = 0,6cm. Cấu tạo chân cột thể hiện như hình vẽ:
340
SƯỜN A
90
90
200
200
112
8
196
8
196
8
112
10
380
10
400
8 BULÔNG
Ø30
h =7mm
f
h =7mm
f
20
340
166
8
166
120
280
120
60
640
8 BULÔNG NEO
Ø30
70
70
DẦM ĐẾ
SƯỜN B
Cấu tạo chân cột
3.3. Liên kết cột với xà ngang
Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết là cặp gây kéo nhiều nhất cho các bu
lông tại tiết diện đỉnh cột. Từ bảng tổ hợp chọn được cặp nội lực:
M = -30,96 (kNm)
N = -20,13 (kN)
V = -3,28 (kN)
Đây là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 1,5,7,9 gây ra. Trình tự tính toán như sau:
a) Tính toán bu lông liên kết
Chọn bu lông cường độ cao cấp bền 8.8, đường kính bu lông dự kiến là d =20mm
Bố trí bu lông thành 2 dãy với khoảng các bu lông tuân thủ các quy định trong bảng I.13 phụ lục “ Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp”
phía ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy như sau:
+ Bề dày: ts ³ tw Þ Chọn ts = 0,8cm
+ Bề rộng (phụ thuộc vào kích thước của mặt bích) Þ Chọn ls = 9cm
+ Chiều cao: hs = 1,5ls =1,5.9 = 13,5(cm) Þ Chọn hs = 15 (cm)
* Khả năng chịu kéo của một bu lông:
Trong đó:
- cường độ tính toán chịu kéo của bu lông tra bảng I.9 phụ lục "Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, mộtnhịp "
- diện tích tiết diện thực của thân bu lông (Bảng I.11phụ lục)
Bố trí bu lông trong liên
kết cột với xà ngang
Khả năng chịu lực trượt của một bu lông cường độ cao (1)
Trong đó:
- cường độ tính toán chịu kéo của vật liệu bu lông cường độ cao trong liên kết ma sát,
- cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của vật liệu bu lông (Bảng I.12 phụ lục)
(ứng với mác thép 40Cr)
- diện tích tiét diện của thân bu lông,
- hệ số điều kiện làm việc của liên kết, do số bu lông trong liên
kết n =14>10
- hệ số ma sát và hệ số độ tin cậy của liên kết. Với giả thiết là không
gia công bề mặt cấu kiện nên theo (1)
- số lượng mặt ma sát của liên kết,
Theo điều 6.2.5 TCXDVN 338-2005, trong trường hợp bu lông chịu cắt và kéo đồng thời thì cần kiểm tra các điều kiện chịu cắt và chịu kéo riêng biệt.
Lực kéo tác dụng vào một bu lông ở dãy ngoài cùng do mô men và lực dọc phân vào (do mô men có dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bu lông phía trong cùng) theo công thức:
Do Nbmax = 13,63 kN < nên các bu lông đủ khả năng chịu lực
+ Kiểm tra khả năng chịu cắt của các bu lông:
b) Tính toán mặt bích
Bề dày của mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn:
và
Þ Chọn t = 1 cm
c) Tính toán đường hàn liên kết tiết diện cột (xà ngang) với mặt bích
Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh ngoài (kể cả sườn)
Lực kéo trong bản cánh ngoài do mô men và lực dọc phân vào theo công thức:
Vậy chiều cao cần thiết của các đường hàn này:
Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích (coi các đường hàn này chịu lực cắt lớn nhất ở đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực)
Chọn chiều cao đường hàn là hf = 0,7cm
200
150
10
380
10
400
10
10
10
10
14 BULÔNG
Ø20
6 BULÔNG THƯỜNG
Ø18
2
1
h
f
= 7mm
XÀ GỒ C
6cs2,5x070
a
10
7 LỖ
Ø22
14
50
100
50
200
CẤU TẠO MẶT BÍCH (TL:1/10)
15
45
58
58
58
58
58
58
70
150
Cấu tạo mối nối cột với xà ngang
3.4. Mối nối đỉnh xà:
Trong bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực gây kéo nhiều nhất cho các bu lông tại tiết diện đỉnh xà (đỉnh mái):
M = -89,54 (kNm)
N = -46,36 (kN)
V = 4,10 (kN)
Đây là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 1,4 gây ra. Tương tự như trên chọn bu lông cường độ cao cấp bền 8.8, đường kính bu lông dự kiến d = 20mm (lỗ loại C). Bố trí bu lông thành 2 hàng, ở phía ngoài của 2 bản cánh xà ngang bố trí 2 cặp sườn gia cường cho mặt bích, kích thước như sau:
+ Bề dày : ts = 0,8cm
+ Bề cao : hs = 9cm
+ Chiều rộng : ls = 1,5hs =1,5.9 = 13,5(cm) Þ Chọn ls = 15 (cm)
Lực kéo tác dụng vào một bu lông ở dãy dưới cùng do mô men và lực dọc phân
vào (do mô men có dấu dương nên coi tâm quay trùng với dãy bu lông phía trên cùng) theo:
Þ Nbmax = 77,37 (kN) <
=> nên các bu lông đủ khả năng chịu lực.
Bố trí bu lông trong
liên kết đỉnh xà
+ Khả năng chịu cắt của các bu lông được kiểm
tra theo công thức:
Bề dày của mặt bích xác định từ các điều kiện sau:
Þ Chọn t = 2 cm
Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh dưới (kể cả sườn) xác định tương tự như trên là :
Lực kéo trong bản cánh dưới do mô men, lực dọc và lực cắt gây ra :
Vậy chiều cao cần thiết của các đường hàn này:
Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích:
Þ Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn là hf = 0,7cm
Cấu tạo mối nối đỉnh xà
3.5. Liên kết bản cánh với bản bụng cột và xà ngang
Lực cắt lớn nhất trong xà ngang là tại tiết diện đầu xà Vmax = 49,31 (kN)
Chiều cao cần thiết của đường hàn liên kết giữa bản cánh và bản bụng xà ngang theo công thức:
Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn hf = 0,7 (cm)
Tiến hành tương tự, chọn chiều cao đường hàn liên kết bản cánh với bản bụng cột là : hf = 0,7 (cm).
viii. tài liệu tham khảo
1. Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp.
TS. Phạm Minh Hà (chủ biên), TS. Đoàn Tuyết Ngọc
( Bộ môn kết cấu thép - gỗ, Trường đại học Kiến Trúc Hà Nội)
2. TCXDVN 338 - 2005 : Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
3. Phạm Văn Hội (chủ biên). Kết cấu thép: Cấu kiện cơ bản. Nhà xuất bản Khoa
học và Kỹ thuật. Hà Nội, 2006.
4. Phạm Văn Hội (chủ biên). Kết cấu thép 2 : Công trình dân dụng và công
nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội, 1998.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- do_an_mon_hoc_ket_cau_nha_thep_thiet_ke_khung_ngang_chiu_luc.doc