do an thep 2 v1

TRƯỜNG : ĐH KIẾN TRÚC HN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II KHOA : XÂY DỰNG GVHD: HOÀNG NGỌC PHƯƠNG

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II

A. ĐỀ BÀI:

- Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với các số liệu sau:

- Sức nâng của cầu trục: Q (T)- Số lượng cầu trục: 2 (chế độ làm việc trung bình)- Nhịp khung: L (m)- Chiều dài nhà: 132 (m)- Bước khung: B (m) - Cao trình đỉnh ray: H1 (m)- Độ dốc mái (lợp tôn) i

- Vật liệu thép CCT34 có: - Hàn tay, dùng que hàn N42.- Mô đun đàn hồi E = 2,1.105 (MPa)- Vật liệu bu lông liên kết và bu lông neo tự chọn.- Bê tông móng cấp độ bền B20 có Rb = 1,15 kN/cm2

B. BÀI LÀMI. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THỨƠC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1. Theo phương đứng- Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:

Với HK = 0,96m - tra catalo cầu trục (bảng II.3 phụ lục) bK = 0,3m - khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang

=> chọn H2 = 1,3m- Chiều cao của cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:

m Trong đó: H1 = 7,1m cao trình đỉnh ray

H3 = 0 phần cột chôn dưới cốt mặt nền, coi mặt nền móng ở cốt

SVTH : TRẦN HOÀNG TRUNG – 09X2 1

L (m)

H1

(m)Q

(T)B

(m)i

Vùng gió- dạng

địa hình

27 7.1 10 6 1/12IIIA địa hình

B


- Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:

Trong đó:

HDCT - chiều cao dầm cầu trục, lấy theo phần thiết kế dầm cầu trục hoặc chọn sơ bộ khoảng 1/8-1/10 nhịp dầm.=> Sơ bộ chọn: Hdct = 600 mmHr - chiều cao của ray và đệm, lấy theo quy cách ray hoặc lấy sơ bộ khoảng 200mm

- Chiều cao của thân cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:

2. Theo phương ngang- Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a = 0)Do sức trục của cầu trục là 10T < 30T nên chọn khoảng cách từ mép ngoài cộ đến trục định vị là a = 0 và khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục là = 750 (mm)

- Nhịp cầu trục: - Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng:

=> Chọn h = 450 mm- Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:

27000

i = 1/12

q = 10t

a

± 0.00

+ 6.3

+ 7.1

+ 8.4

i = 1/12

b

750 25500 750

MÆT C¾T NGANG NHµ

II. SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG



- Do sức nâng cầu trục không lớn nên chọn phương án cột có tiết diện không đổi với độ cứng là I1.Vì nhịp khung là 27m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4.5 m. Với đoạn xà dài 4.5m , độ cứng của cột là I1 và xà dưới là I2 và xà trên là I3. Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột khung 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 trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính toán và thiên về an toàn.Ta có sơ đồ tính khung ngang như hình:

I2

I2

1I

I1

I1

1I

§ o¹n xµ 1§ o¹n xµ 2

VÞ trÝ thay ®æitiÕt diÖn xµ

+0.000

+6.300

+8.400

Sơ đồ tính khung ngang7 8

1I

1

3

5 6

4

2

Đánh số phần tử thanh+ Giả thiết cột có kích thước như sau:

; ; ; ;

=> + Dầm ngang có kích thước:

Đầu dầm: , , ,



Đỉnh dầm: , , ,

Giữa dầm: , , ,

=> III. THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI- Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái và trọng lượng bản thân của xà

gồ. Lớp mái và xà gồ được chọn trước. Sau đó được kiểm tra lại theo điều kiện

bền và điều kiện biến dạng của xà gồ.

- Xà gồ mái trong khung thép nhẹ thường dùng thép tạo hình nguội thành mỏng, tiết diện chữ C hoặc Z. Vì xà gồ có độ cứng nhỏ khi chịu uốn theo phương trong mặt phẳng mái nên thường cấu tạo thêm hệ giằng xà gồ bằng thép tròn, đường

kính . - Chọn quy cách thép hình chữ Z : 200Z20

Tiết diện

Ix

(cm4)Wx

(cm3)Iy

(cm4)Wy

(cm3)

Trọng lượng (kg/m)

Chiều dày

(mm)

Diện tích

(cm2)

H(mm)

B(mm)

200Z20 405,7 40,57 55,66 18,55 5,39 20 6,9 200 60

Trong đó Wx= 2Ix/h = 40,57 cm3

Wy = 2Iy/b = 18,55 cm3

x

y

x

y

q

qsin

mÆt c¾t xµ gå

qcos



MÆT B»NG Bè TRÝ Xµ Gå

Xµ NGANG Xµ Gå

GI»NG Xµ Gå

6000

27000

1. Tải trọng tác dụng lên xà gồ- Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm: tải trọng tôn lợp mái, tải trọng bản thân xà gồ

và tải trọng do hoạt tải sửa chữa mái.

- Khoảng cách giữa các xà gồ theo mặt bằng nhà là a = 1,5m.

=> Khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là: (Độ dốc i = 1/12 => = 4,76o)

Tĩnh tải:

Tên vật liệu mái Đơn vịTải trọng tiêu

chuẩnHệ số vượt

tảiTải trọng tính

toán

Tôn lợp mái,lớp cách nhiệt

kN/m2 0,105 1,05 0.11

Xà gồ mái 200Z20

kN/m 0,0539 1,05 0.057

Hoạt tải: Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 0.3 kN/m2 với hệ số vượt tải n = 1.3



*Tải trọng tác dụng lên xà gồ 200Z20

2. Kiểm tra lại xà gồ đã chọn

Xà gồ dưới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sửa chữa được tính toán

như cấu kiện chịu uốn xiên.

Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ C tác dụng theo 2 phương với trục x-x tạo

với phương ngang một góc = 4,76o

Tải trọng tác dụng theo các phương x-x và y-y là:

- Theo điều kiện bền:

- Với xà gồ đã chọn ta có:

Với: c = 1 hệ số điều kiện làm việc.

- cường độ của thép xà gồ.

Xà gồ tính toán theo 2 phương đều là dầm đơn giản 2 đầu tựa lên xà ngang

mômen đạt giá trị lớn nhất ở giữa nhịp.

Ta có:



M=

qtt

m

y

tt

qb

y

2

M=

qtt

m

x

tt

qb

x

2

8

x

32

y

6000 3000 3000

S¬ ®å tÝnh xµ gå theo ph ¬ng x-x vµ y-y

- Theo điều kiện biến dạng:

Công thức kiểm tra :

Trong đó: - Độ võng của xà gồ ( khi có hệ giằng xà gồ )

y – Các độ võng thành phần do gây ra tương ứng

Ta có:

Vậy xà gồ chữ “Z”, 200Z20 đảm bảo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng.

IV. TÁC DỤNG VÀ CÁCH BỐ TRÍ HỆ GIẰNG MÁI, GIẰNG CỘT

*Tác dụng của hệ giằng trong nhà công nghiệp dùng kết cấu khung thép nhẹ:

- Bảo đảm tính bất biến hình và độ cứng không gian của hệ khung.

- Giảm chiều dài tính toán của xà và cột khung theo phương ngoài mặt

phẳng, từ đó tăng khả năng ổn định tổng thể cho khung ngang.

- Truyền tải trọng gió và lực hãm cầu trục theo phương dọc nhà xuống

móng.



- Bảo đảm cho việc thi công dựng lắp được an toàn và thuận tiện.

a. Tác dụng của các hệ giằng

- Giằng mái:

+ Bảo đảm ổn định cho dàn theo phương ngoài mặt phẳng uốn .

+ Dàn gió chịu tác dụng của tải trọng gió theo phương dọc nhà .

+ Hệ giằng dọc theo đầu cột tăng độ cứng theo phương dọc nhà và truyền

tải trọng ngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận.

- Giằng cột :

+ Bảo đảm sự bất biến hình học .

+ Bảo đảm độ cứng dọc nhà và giữ ổn định cho cột .

+ Tiếp nhận và truyền xuống móng các tải trọng tác dụng theo phương dọc

nhà như tải trọng gió lên tường hồi, lực hãm dọc nhà của cầu trục.

b. Cách bố trí hệ giằng

V. TẢI TRỌNG TÁC DUNG LÊN KHUNG NGANG 1. Tĩnh tảiĐộ dốc mái i = 1/12 => α = 4,760 ( sinα = 0,083 ; cosα = 0,997 )- Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm:

+ Trọng lượng xà gồ. + Trọng lượng tấm lợp. + Trọng lượng bản thân kết cấu và hệ giằng xà gồ.+ Trọng lượng bản thân dầm cầu trục.+ Tôn và xà gồ bao che.

- Trọng lượng xà gồ (với nhịp nhà L = 27m dùng 20 xà gồ, khoảng cách 2 xà gồ là a = 1,5m):

- Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt là:

- Trọng lượng bản thân kết cấu và hệ giằng xà gồ có thể lấy sơ bộ theo kinh nghiệm khoảng (0,15 0,2) kN/m2, chọn là 0,2 kN/m2:

Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang là:

kN/m



- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục có thể lấy theo thiết kế hoặc chọn sơ bộ như sau: Lấy theo kinh nghiệm từ 1 2 (kN/m) khi sức trục Q < 30(T), chọn là 1(kN/m). Quy thành lực tập trung và mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột: Lực tập trung GDCT = 1,05.1.6 = 6,3(kN);

Mômen lệch tâm M = 6,3.( ) = 6,3(0,75 - 0,5.0,45) = 3,3(kN.m)- Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy như mái và quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột. Với chiều cao cột 8,4m ta dùng 6 xà gồ 200Z20 với khoảng cách giữa 2 xà gồ là a = 1,5m:

3,3 kN/m

4,44 kN 2,17 kN/m

6,3 kN

4,44 kN2,17 kN/m

3,3 kN/m

6,3 kN

Sơ đồ tính khung với tải trọng thường xuyên2. Hoạt tải mái- Theo TCVN 2737 – 1995, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa

mái (mái lợp tôn) là , hệ số vượt tải là 1,3.- Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang:



2,34 kN/m

S¥ § å TÝNH KHUNG Ví I t oµn HO¹ T T¶I M¸ I

2,34 kN/m

S¥ § å TÝNH KHUNG Ví I HO¹ T T¶I M¸ I NöA TR¸ I

2,34 kN/m



S¥ § å TÝNH KHUNG Ví I HO¹ T T¶I M¸ I NöA PH¶I

2,34 kN/m

3. Hoạt tải gió- Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần là gió tác dụng vào cột và gió tác dụng trên mái. Theo TCVN 2737 – 1995, phân vùng gió IIIA thuộc

dạng địa hình B có áp lực gió tiêu chuẩn , hệ số vượt tải là 1,2.- Tải trọng gió tác dụng lên cột và xà ngang được xác định theo công thức:

- Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc của mái, các hệ số khí động có thể xác định theo sơ đồ trong bảng III.3 phụ lục, nội suy với:

=> 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 8,4 m

+ Mức đỉnh mái, cao trình 9,525 m

- Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở xuống chân cột hệ số - Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở lên đỉnh mái hệ số k lấy trung bình:



- Tải trọng gió tác dụng lên cột: Phía đón gió: 1,2.0,55.0,9616.0,8.6 = 3,05 (kN/m) Phía khuất gió: 1,2.0,55.0,9616.0,5.6 = 1,9 (kN/m)- Tải trọng gió tác dụng trên mái: Phía đón gió: 1,2.0,55.0,9751.0,324.6 = 1,25(kN/m) Phía khuất gió: 1,2.0,55.0,9751.0,4.6 = 1,54(kN/m)

S¥ § å x¸ c ®Þnh hÖ sè khÝ ®éng

Ce=

+0,8

Ce1=-0,324 Ce2=-0,4

Ce3

=-0,

5

giã t r ¸ i sang

1,25 kN/m

3,05

kN

/m

1,9

kN/m

1,54 kN/m



giã ph¶i sang

1,54 kN/m 1,25 kN/m

3,05

kN

/m

1,9

kN/m

4. Hoạt tải cầu trục- Theo bảng II.3 phụ lục, các thông số cầu trục sức nâng 10 tấn như sau:

NhịpLk(m)

Ch.caogabarit

HK(mm)

Kh.cáchZmin(mm)

Bề rộng gabaritBk(mm)

Bề rộng đáy

Kk(mm)

T.lượng cầu trục

G(T)

T.Lượng xe conGxe(T)

Áp lựcPmax

(kN)

Áp lựcPmin

(kN)

25,5 960 180 4500 3800 11 0,833 77,3 27,7

- Tải trọng tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang, xác định như sau:a ) Áp lực đứng của cầu trục- Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của hai cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác đinh được các tung độ y1 của đường ảnh hưởng, từ đó xác định áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột:

= 0,85.1,1.77,3.2,5= 180,69(kN)

= 0,85.1,1.27,7.2,5= 64.75(kN)

Với

- Các lực và thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó

sẽ lệch tâm so với trục cột là . Trị số của mô men lệch tâm tương ứng:

(kNm)



(kNm)

2200

Ptcmax

y1=1y3=0,883y2=0,367

Ptcmax

38004500

PtcmaxPtc

max

y4=0,25

1500 3800

38004500

70060006000

3800

Đường ảnh hưởng để xác định Dmax, Dmin

94,86 kNm

180,69 kN

33,99 kNm

64,75 kN

Dmax l ªn cét t r ¸ i

Dmax l ªn cét ph¶i

33,99 kNm

64,75 kN

94,86 kNm

180,69 kN

Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trụcb) Lực hãm ngang của cầu trục- Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray:



- Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm (giả

thiết cách vai cột 0,6m): (kN)

6,33 kN

l ùc h· m l ªn cét t r ¸ i

l ùc h· m l ªn cét ph¶i

6,33 kN

V. 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. Dấu của nội lực lấy theo quy định chung trong sức bền vật liệu



Cét

V+

N+

M+

V+

N+

M+

xµ ngang

V+

N+

M+

V+

N+

M+

Dưới đây thể hiện hình dạng biểu đồ nội lực cho nửa khung bên trái với các trường hợp chất tải. Đơn vị tính là KN, KNm. Tiêng nội lực do hoạt tải chất cả mái xác định bẳng cách cộng nội lực do 2 trường hợp chất hoạt tải mái nửa trái và nửa phảia. Nội lực do tĩnh tải.

70.95

-69.10

-112.48

- 10. 59 60.91

-112.48

(M)



-40.13

-33.83

- 23. 78

-24. 59

(N)

-22.23

-22.23

17. 68 - 1. 8427. 45

(V)

b. Nội lực do hoạt tải chất cả mái.

75.31

-72.41

-121.65

- 11. 58 65.91

-121.65

(M)



- 26. 00

-31.70

-31.70

- 25. 12

(N)

19. 11 - 1. 9529. 64

-23.45

-23.45

(V)

c. Nội lực do hoạt tải mái nửa trái.

26.67

-47.19

-71.81

45.58 32.95

- 71. 81 10.66

(M)



- 13. 73

-24.59

-24.59

- 12. 85

(N)

13. 00

8.0623. 53

-11.72

-11.72

-

(V)

d. Nội lực do hoạt tải mái nửa phải.

48.63

-25.22

-49.84

- 22. 24

32.96

- 49. 84

(M)



-7.11

-7.11

- 12. 27

- 12. 27

(N)

-11.72

-11.726.11 8.

06

6.11

(V)

e. Nội lực do gió trái.

-121.97

56.77

89.45

20.83

-39.94

89.45

(M)



19.11

19.11

13.90

13.90

(N)

12.37

3.37

18.02

37.98

18.76

3.93

-

-

-

(V)

f. Nội lực do gió phải.

34.61

55.69

-39.92

55.69

-7.58

(M)



18.55

18.55

13.53

13.53

(N)

-37.98

10.54

3.37

17.49

-3.93

8.04

12.03

-

-

(V)

g. Nội lực do áp lực đứng cầu trục lên cột trái.

5.29

-54.4140.45

12.32

-4.16

20.55

(M)



-179.65

1.04

-9.36-9.36

(N)

-9.48

-9.481.821.82-

-

(V)

h. Nội lực do áp lực đứng cầu trục lên cột phải.

38.06

-21.6312.36

-7.54

-6.41

- 4. 15

-7.54

(M)



-9.53

-65.79

-1.04

-9.53

(N)

-9.47

-9.47

0.250.25

(V)

i. Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục lên cột trái.

3.68

1.58

6.32

-19.40

7.019.53

-

(M)



-

-

0.41

0.41

2.102.10

(N)

4.19

4.19 -2.14-0.58-0.58

(V)k. Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục lên cột phải.

3.64

1.58

4.67

-13.29

-0.18

4.67

(M)



0.41

0.41

2.162.16

(N)

2.14

2.14

0.230.23

-

-

(V)



VI. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN1. Thiết kế tiết diện cột 1.1. Xác định chiều dài tính toán- Chọn phương án cột tiết diện cột không đổi. Với tỷ số độ cứng của xà và cột đã giả thiết là bằng nhau, ta có:

Vì liên kết cột khung với móng là ngàm nên ta có:

Vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột xác định theo công thức sau:

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, …). Giả thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ C tại cao trình +3,500m1.2. Chọn và kiểm tra tiết diện Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:

Đây là cặp nội lực tại tiết diện đỉnh cột, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng gây ra. Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ cứng:

=> chọn h = 450mm- Bề rộng tiết diện cột chọn theo các điều kiện cấu tạo và độ cứng:

chọn bf = 220mm- Bề dày bản bụng:

chọn tw = 8mm



- Bề dày bản cánh: => chọn tf = 10mm

220

10 430 10

450

8

x

xy y

- Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sơ bộ theo công thức:

- Tiết diện cột chọn như sau:

Bản cánh:

Bản bụng: Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn:

;

;

Nên cần bố trí hệ giằng phương ngoài mặt phẳng



;

Tra bảng IV.5 phụ lục với loại tiết diện số 5, ta có:

Với:

Với:

Với nội suy

Do đó me = =1,28.5,45 = 6,98 < 20 nên không cần kiểm tra bền.

Với , tra bảng phụ lục IV3, nội suy có =0,183a, Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của cộtĐiều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra theo công thức:

- Để kiểm tra ổn định của cột ngoài mặt phẳng khung cần tính trị số mô men ở 1/3 chiều cao của cột dưới kể từ phía có mô men lớn hơn. Vì cặp nội lực dùng để tính toán cột là tại tiết diện dưới vai cột và do các trường hợp tải trọng (1,4,7,9) gây ra nên trị số của mô men uốn tại tiết diện chân cột tương ứng là:

70,95 + 0,9.(75,31 + 5,29 + 19,4)= 160,95 kNm Vậy trị số của mô men tại 1/3 chiều cao cột trên:

Do đó: M’ = max( = max(-72,72; -189,55/2)= - 94,78 kNm

- Tính độ lệch tâm tương đối theo :



Do nên ta có:

Ta có:

Theo bảng 2.1 có :

Với Tra bảng IV.2 phụ lục, nội suy ta có:

=> - Do vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng được kiểm tra theo công thức:

b. Kiểm tra ổn định cục bộ cho các bản cánh và bản bụng cột.* Với bản cánh cột:

Điều kiện kiểm tra:

Vì 0,8 < = 2 < 4 ta có:

Vậy bản cánh đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ

* Với bản bụng cột: do mx = 5,45 > 1; và khả năng chịu lực của cột được quyết định bởi điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uoond nên theo bảng 2.2 ta có:

Ta có:

Nên không phải đặt vách cứng



=> Bản bụng không bị mất ổn định cục bộChuyển vị ngang lớn nhất ở định cột từ kết quả tính toán phần mềm Sap 2000 trong tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió tiêu chuẩn là:

1,56+0,72 = 2,28

Do đó: Vậy tiết diện đã chọn đạt yêu cầu 2. Thiết kế tiết diện xà ngang2.1. Đoạn xà 4,5 m (tiết diện thay đổi) Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực để tính toán:

Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà, trong tổ hợp nội lực do các tải trọng gây ra: Mô men chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang xác định theo công thức sau:

Chiều cao của tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu về chi phí vât liệu theo công thức với bề dày bản bụng xà chọn sơ bộ là 0,8cm.

=> chọn h = 45cm

220

10 430 10

450

8

x

xy y

Kiểm tra lại bề dày bản bụng từ điều kiện chịu cắt:



Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang 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 =22cm. Tính lại các đặc trưng hình học:

Do mx = 26,4 > 20 nên me = >20 (vì ) nên tiết diện xà ngang được tính toán và kiểm tra bền.

Tại tiết diện đầu xà có mô men uốn và lực cắt tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng:

Trong đó:

Với: Sf : là mô men tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x

Vậy: * Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng:



Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp nén

(không phải đặt sườn dọc).

Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất tiếp

(không phải đặt sườn cứng ngang).

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 ngang đã chọn đạt yêu cầu.2.2. Đoạn xà 9 m (tiết diện không đổi) Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực để tính toán:

Đây là cặp nội lực tại tiết diện cuối xà, trong tổ hợp nội lực do các tải trọng 1,4 gây ra: Mô men chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang xác định theo công thức sau:

Chiều cao của tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu về chi phí vât liệu theo công thức với bề dày bản bụng xà chọn sơ bộ là 0,8cm.

=> chọn h = 350cm



22

0

10 330 10350

8

xx

y y

Kiểm tra lại bề dày bản bụng từ điều kiện chịu cắt:

Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang 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 =22cm. Tính lại các đặc trưng hình học:

Do mx = 22,7 > 20 nên me = >20 (vì ) nên tiết diện xà ngang được tính toán và kiểm tra bền

Tại tiết diện đầu xà có mô men uốn và lực cắt tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng:

Trong đó:


1 F

200

1 0


Với: S f : là mô men tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x

Sf = 22.1.(35-1)/2 = 374

Vậy Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng: Do tiết diện xà đã chọn có kích thước nhỏ hơn đoạn xà 4m nên không cần kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng.3. Thiết kế vai cột Với chiều cao tiết diện cột là h = 45cm ta xác định được mô men uốn và lực cắt tại chỗ liên kết côn xôn vai cột với bản cánh cột.

Vai cột chịu tác dụng của tải trọng và tĩnh tải G của dầm cầu trục. Tải trọng tính toán tác dụng lên vai cột là:

Bề rộng bản cánh dầm vai chọn bằng bề rộng cánh cột , giả thiết bề rộng của sườn gối dầm cầu trục bdct=20cm. Chọn sơ bộ bề dày các bản cánh dầm

vai . 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:

=> chọn Chiều cao của dầm vai xác định sơ bộ từ điều kiện bản bụng dầm vai đủ khả năng chịu cắt, suy ra từ:

=> chọn Các đặc trưng hình học của tiết điện dầm vai:



Trị số của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng dầm vai:

Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bụng dầm vai: Bản cánh:

Bản bụng:

Theo cấu tạo 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:Ở phía trên cánh (2 đường hàn): lw = 22 - 1 = 21cmPhía dưới cánh (4 đường hàn): lw = 0,5(22 - 0,8) -1 = 9,6cmỞ bản bụng (2 đường hàn): lw = 30 - 1= 29cm 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 sau:

Kích thước của cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai lấy như sau:

Chiều cao:

Bề rộng: chọn

Bề dày: chọn 4. Chân cột4.1. Tính toán bản đế Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán tại tiết diện chân cột:

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. Từ đó xác định được bề rộng của bản đế:

, chọn c1 = 5cm Chiều dài của bản đế xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ của bê tông móng:


15

51

01

55

32

0

100 10 220 10 220 10100

670

335 335

1

12

2

15

5

225

15

5

100

184

¤ - 1

¤ - 2

0,9

1

- 0.8

02

0,6

4

0,3

7

110

112.5

112.5

84

378


Bê tông móng B20 có Rb = 1,15 , hệ số tang cường độ - tương ứng với kích thước mặt móng là (0,4.0,8)m. Từ đó xác định được: Rb, loc = 1.1,16.1,15 =1,33 kN/cm2

Theo cấu tạo và khoảng cách bố trí bu lông neo chiều dài của bản đế với giả thiết c2 =10cm và bề dày của dầm đế là 1 cm:

Tính lại ứng suất phản lực của bê tông móng phía dưới 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):

Tra bảng 2.4 nội suy có:

Ô - 2 (bản kê 2 cạnh liền kề):



Tra bảng có:

Vậy bề dày của bản đế xác định theo công thức:

=> chọn 4.2. Tính toán dầm đế Kích thước dầm đế chọn như sau:

Bề dày (đã chọn): tdd = 1 cm

Bề rộng: Chiều cao: hdd 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. 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 = 0,6cm. Từ đó xác định được chiều dài tính toán của 1 đường hàn liên kết dầm đế vào cột:

Chọn chiều cao của dầm đế: hdd = 34 cm4.3. Tính toán sườn ASơ đồ tính sườn là dầm côn- xôn ngàm vào bản bụng cột bằng 2 đường hàn liên kết:



qs

Ms

Vs

Chọn bề dày sườn ts = 1 cm, chiều cao của sườn xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn:

=> chọn hs = 20cm Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:

Chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụng cột: hf = 0,6cmDiện 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:



4.4. Tính toán sườn B Tương tự như sườn A, với bề rộng diện truyền tải vào sườn là:

1,5ls =1,5.10 =15cmTừ đó:

Chọn bề dày sườn ts = 0,8 cm, chiều cao của sườn xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn:

=> chọn hs = 20 cm Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:

Chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn B vào bản bụng cột hf = 0,6cmDiện 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:

4.5. 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:

Chiều dài vùng bêtong chịu nén dưới bản đế là c = 37,8 cm. Chọn khoảng cách từ mép biên bản đế chân cột đến tâm bu lông neo là 5 cm xác định được:



Tổng lực kéo trong thân các bu lông neo ở một phía chân cột :

Chọn thép bu lông neo mác 09Mn2Si tra bảng I.10 phụ lục có fba = 190 N/mm2. Diện tịch tiêt diện cần thiết của 1 bu lông neo:

Chọn thép bu lông có Abn = 4,59 cm2

Tính lại tổng lực kéo trong thân các bu long neo ở 1 phía chân cột:

=>

Do nên đường kính bu lông neo đã chọn là đạt yêu cầu.4.6. 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 mômen và lực dọc do các đường hàn ở bản cánh chịu, còn lực cắt do đường hàn ở bản bụng chịu. Nội lực để tính toán đường hàn chọn trong bảng tổ hợp nội lực cũng chính là cặp đã dùng để tính bu lông neo.Lực kéo trong bản cánh cột do mômen và lực dọc phân vào:

;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:

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản bụng cột:


2 5

s ên A

DÇm ®Õ

S ên B2

00

10

01

40

10

0

34

0

450

16

5

1 01

65

34

0100

10

220

10

220

10

10067

0


Kết hợp cấu tạo chọn hf =0,6 cm Cấu tạo chân cột thể hiện ở hình vẽ: Cấu tạo chân cột thể hiện ở hình vẽ:

5. 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, chọn cặp:

Đây là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 1,4 gây ra 5.1. Tính toán bu lông liên kết - Chọn đường kính bulông dự kiến d = 20 mm, bố trí bu lông thành hai dãy với khoảng cách giữa các bu lông tuân thủ các quy định trong bảng I.13 phụ lục. - Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích với kích thước lấy như sau:

Bề dày:

Bề rộng (phụ thuộc vào kích thước của mặt bích)

Chiều cao:



Khả năng chịu kéo của một bu lông: Trong đó: ftb là cường độ tính toán chịu kéo của bu lông (bảng I.9 phụ lục)

Abn là diện tích tiết diện thực của thân bu lông (bảng I.11 phụ lục)

Khả năng chịu trượt của một bulông cường độ cao:

Trong đó: fhb là cường độ tính toán chịu kéo của vật liệu bu lông cường độ cao trong liên

kết ma sát , fub là cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của vật liệu bu lông (bảng I.12 phụ lục)

(với mác thép 40Cr).

A : diện tích tiết diện của thân bu lông :

: hệ số điều kiện làm việc của liên kết,

: 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:

nf : số lượng mặt cắt qua bulông,

6010

060

22010

510

105

56545 100 85x4=340 5525

90 85170

255340

440

- Lực kéo tác dụng vào một bu lông ở dãy ngoài cùng do mô men và lực dọc phân vào:



Do nên các bu lông đủ khả năng chịu lực. Kiểm tra khả năng chịu cắt của các bu lông theo công thức sau:

5.1. Tính toán mặt bích Bề dày của mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn:

Trong đó:

b1: khoảng cách giữa 2 trục bulông: b1 = 10cm

Và

chọn tmb = 2cm

5.3. 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:

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).

Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết là hf = 0,6cm



200

450

6 bu l«ng

10 430 10

150

150

2020

xµ gå d=18

8010045

565

6010

060

22010

510

105

56545 100 85x4=340 5525

9010 430 10

25450

85 85 85 85

6. Mối nối đỉnh xà Trong bảng tổ hợp chọn cặp gây kéo nhiều nhất cho các bu lông tại tiết diện đỉnh xà (đỉnh mái).

Chọn bu lông cường độ cao với d = 20 mm (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 = 10 cm

Chiều cao: hs = 9cm Bề rộng: ls =1,5hs = 1,5.9 =13,5cm,

chọn ls =15cm

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):


120

270

60 100 60220

10510105

4512

012

045

480

150

390


Khả năng chịu cắt của các bu lông được kiểm tra theo công thức sau:

Bề dày của mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn:

Trong đó: b1: khoảng cách giữa 2 trục bulông: b1 = 10cm

chọn tmb = 2cm

Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh ngoài (kể cả sườn) xác

định tương tự có:

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 (coi các đường hàn này chịu lực cắt lớn nhất ở đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp).

Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết là hf = 0,6cm.



60 100 60220

10510105

4512

012

045

480

150

20 2040150 x90 x10

4512

015

012

045

480

1

1

1-1

9030

090

7. Mối nối xà Việc tính toán và cấu tạo mối nối xà tương tự như trên, do tiết diện xà ngang tại vị trí nối giống như tại đỉnh mái và nội lực tại chỗ nối xà nhỏ hơn nên không cần tính toán kiểm tra mối nối. Cấu tạo liên kết như hình vẽ:

10510105

4512

012

045

480

150

20 2040

45120

150120

45480

60 100 60220

1

1

1-1

8. Liên kết bản cánh với bản bụng cột và xà ngang Lực cắt lớn nhất trong xà ngang là tại tiết diện đầu xà V = 57,09(kN), chiều cao cần thiết của đường hàn liên kết giữa bản cánh và bản bụng xà ngang theo công thức sau:

Kết hợp cấu tạo, chọ chiều cao đưòng hàn hf = 0,6cmTương tự chọn chiều cao đường hàn liên kết bản cánh với bản bụng cột là: hf = 0,6cm.


do an thep 2 v1

Documents