Hướng dẫn đồ án kết cấu thép 2 – Khung thép nhà công nghiệp 1 tầng 3 nhịp
Nội dung tài liệu:
Lời nói đầu
Đơn vị đo và ký hiệu
Chương 1: Hướng dẫn chung
1.1 Yêu cầu thiết kế
1.2 Nhiệm vụ giải quyết của giáo trình “Hướng dẫn đồ án kết cấu thép 2”
1.3 Trình tự thực hiện đồ án
Chương 2: Vật liệu sử dụng, cấu tạo các khung thép, hệ giằng, hệ sườn tường
2.1 Vật liệu sử dụng
2.2 Cấu tạo các khung thép
2.3 Hệ giằng
2.3.1 Hệ giằng mái
2.3.2 Hệ giằng cột
2.3.3 Hệ giằng tường
Chương 3: Xác định tải trọng, nội lực và tổ hợp nội lực, chọn nội lực tính toán khung phẳng
3.1 Kích thước chính của khung ngang
3.1.1 Kích thước theo phương thẳng đứng
3.1.2 Kích thước theo phương ngang
3.2 Sơ đồ tính khung ngang
3.3 Tải trọng tác dụng lên khung
3.3.1 Tải trọng thường xuyên
3.3.2 Hoạt tải mái
3.3.3 Hoạt tải cầu trục Dmax, min
3.3.4 Hoạt tải cầu trục Tmax
3.3.5 Hoạt tải gió
3.4 Tính nội lực
3.5 Tổ hợp nội lực
3.6 Xác định nội lực thiết kế
3.6.1 Chọn nội lực tính cột
3.6.2 Chọn nội lực tính dầm
Chương 4: Tính Tole, xà gồ, dầm
4.1 Thiết kế Tole, xà gồ
4.1.1 Các tải trọng tác dụng
4.1.2 Chọn kích thước tole
4.1.3 Thiết kế xà gồ
4.1.4 Thiết kế liên kết tole, xà gồ
4.2 Thiết kế dầm
4.2.1 Sơ bộ chọn tiết diện
4.2.2 Kiểm tra tiết diện
4.2.3 Thiết kế các chi tiết dầm
Chương 5: Thiết kế cột khung
5.1 Xác định chiều dài tính toán của cột
5.2 Sơ bộ chọn tiết diện cột
5.2.1 Chọn dạng tiết diện
5.2.2 Sơ bộ kích thước tiết diện và kiểm tra
5.3 Kiểm tra tiết diện cột
5.3.1 Tính đặc trưng hình học
5.3.2 Kiểm tra tiết diện
5.4 Thiết kế các chi tiết liên kết
5.4.1 Chi tiết nối các đoạn cột
5.4.2 Vai cột
5.4.3 Chân cột
5.4.4 Liên kết cột với dầm mái
Chương 6: Kiểm tra độ cứng khung ngang
Chương 7: Ví dụ tính toán
Chương 8: Hướng dẫn thể hiện đồ án
Phụ lục
- 1. XÉT CỦA GIÁO VIÊN ...............................................................................................3 PHẦN I. TÍNH TOÁN CHUNG............................................................................................4 1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ............................................................................................................4 2. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG..............................................................4 2.1. Theo phương đứng:............................................................................................................4 2.2. Theo phương ngang: ..........................................................................................................6 2.3. Hệ giằng nhà. .....................................................................................................................7 2.4. Hệ giằng mái. .....................................................................................................................7 2.4.1. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên. ..........................................................................7 2.4.2. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới:.........................................................................8 2.4.3. Hệ giằng đứng.............................................................................................................8 2.4.4. Hệ giằng ở cột .............................................................................................................9 PHẦN II. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG..........................................................................10 1. TẢI TÁC DỤNG TRONG LÊN KHUNG ........................................................................10 1.1. Tải trọng thường xuyên [tĩnh tải]:....................................................................................10 1.1.1. Trọng lượng mái: ......................................................................................................10 1.1.2. Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng: ....................................................................10 1.2. Tải trọng tạm thời do thi công và sửa chữa mái [hoạt tải]:.............................................11 2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CỘT...............................................................................11 2.1. Tải do phản lực của dàn:..................................................................................................11 2.2. Do trọng lượng dầm cầu trục:..........................................................................................12 2.3. Do áp lực đứng của bánh xe [ TH cầu trục 4 bánh]: .......................................................12 2.4. Do lực hãm của xe con T:.................................................................................................13 2.5. Tác dụng của tải trọng gió lên khung...............................................................................14 2.5.1. Gió tĩnh tác dụng lên cột:..........................................................................................14 2.5.2. Tải trọng gió tác dụng lên dàn: tải tập trung.............................................................15 3. TÍNH NỘI LỰC KHUNG..................................................................................................16 3.1. Các giả thiết tính khung tĩnh:...........................................................................................16 3.2. Xác định nội lực khung: Khung được giải lần lượt với mỗi loại tải trọng riêng lẽ. .......17 PHẦN III.THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT..............................................................................20 1. CÁC THÔNG SỐ TÍNH CỘT...........................................................................................20 1.1. Thiết kế cột trên [cột đặc tổ hợp hàn]:.............................................................................22 1.1.1. Kiểm tra ổn định x – x: .............................................................................................23 1.1.2. Kiểm tra ổn định y – y: .............................................................................................24 1.1.3. Kiểm tra ổn định cục bộ:...........................................................................................25 1.2. Thiết kế cột dưới [cột rỗng thanh giằng]..........................................................................26 - Cặp nội lực nguy hiểm nhất ở tiết diện I–I:......................................................................26 1.2.1. Chọn tiết diện nhánh cột: ..........................................................................................26 1.2.2. Kiểm tra lại tiết diện cột đã chọn:.............................................................................31 1.3. Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột..........................................................................32 2. THIẾT KẾ CHI TIẾT CỘT ..............................................................................................33
- 2. cột trên với cột dưới: .................................................................................................33 2.2. Tính toán dầm vai:............................................................................................................34 2.3. Chân cột – liên kết cột với móng :....................................................................................38 2.3.1. Tính toán chân cột rỗng : ..........................................................................................38 2.3.2. Tính dầm đế ..............................................................................................................41 2.3.3. Tính sườn ngăn sườn gia cố:.....................................................................................41 2.3.4. Tính bu lông neo .......................................................................................................44 2.3.5. Tính sườn bu lông neo: .............................................................................................45 PHẦN IV. THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO....................................................................................47 1. SƠ ĐỒ CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DÀN VÌ KÈO............................................47 2. TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC CỦA DÀN VÌ KÈO ............................................................48 2.1. Tải trọng tác dụng lên dàn vì kèo.....................................................................................48 2.1.1. Tải trọng thường xuyên [tĩnh tải]..............................................................................48 2.1.2. Hoạt tải sữa chữa mái................................................................................................48 2.1.3. Momen đầu dàn.........................................................................................................49 2.2. Xác định nội lực tính toán của hệ dàn..............................................................................49 2.2.1. Tính toán nội lực:......................................................................................................49 2.2.2. Tổ hợp nội lực dàn:...................................................................................................51 3. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DÀN....................................................................................52 3.1. Chọn tiết diện dàn hợp lý .................................................................................................52 3.2. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn...............................................................................52 3.2.1. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh cánh trên : .............................................................52 3.2.2. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh cánh dưới :............................................................54 3.2.3. Chọn và kiểm tra tiết diện các thanh bụng đứng : ....................................................55 3.2.4. Chọn và kiểm tra tiết diện các thanh bụng xiên :......................................................57 4. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN MẮT DÀN..........................................................................65 4.1. Nút dưới đầu dàn[nút A]...................................................................................................66 4.2. Nút trên đầu dàn[Nút B]...................................................................................................70 4.3. Nút không có nối thanh cánh [nút C]...............................................................................71 4.4. Nút có nối thanh cánh [nút K]..........................................................................................73 4.5. Nút đỉnh giữa dàn [nút H] ................................................................................................76 4.6. Nút giữa dàn [Nút M].......................................................................................................79
- 3. CỦA GIÁO VIÊN ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... Chữ ký của giảng viên hướng dẫn
- 4. TÍNH TOÁN CHUNG Kết cấu chịu lực của nhà xưởng là một khung ngang gồm cột và dàn. Để đảm bảo độ cứng theo phương ngang nhà, liên kết giữa cột và dàn mái được thực hiện là liên kết cứng. Liên kết giữa chân cột và móng bê tông cốt thép cũng là liên kết ngàm cứng.vẽ so do khung: 1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 nhịp, 1 tầng với các số liệu sau: - Xà ngang tiết diện thay đổi[chữ I]. - Số lượng cầu trục: 2 móc cẩu. - Sức nâng cầu trục: Q = 100/20 T. - Chế độ làm việc trung bình. - Nhịp khung thiết kế theo nhịp cầu trục: L = 36 m. - Chiều dài nhà: 120 m. - Bước cột: 6 m. - Cao trình đỉnh ray: H1 = 9,6 m. - Mái panen BTCT tiết diện 1.5x6 = 9 m2, độ dốc mái i = 1/10.Giàn hình thang. - Vật liệu thép CCT34 có: f = 21 kN/cm2. - Mô đun đàn hồi E = 21x103 kN/cm2. - Vùng áp lực gió: II, địa hình B.Có W0 = 95daN/m2 = 0,95 kN/m2. - Hàn tay dùng que hàn N42, bu lông cấp độ bền 5.6. - Bê tông móng cấp độ bền B20, có Rb = 1,15 kN/cm2. - Kết cấu bao che, tường xây gạch, tấm tường BTCT. 2. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 2.1. Theo phương đứng: Cốt mặt nền 0.000,ta có cao trình đỉnh ray H1 = 9.6 m, nhịp nhà L = 36m [theo đề đồ án]. Tải trọng cầu trục Q = 100 T > 75 T, chế độ làm việc trung bình = 1000 mm = 1 m [ là khoảng cách tự trục định vị đến tim ray]. Ta có: nhịp khung là khoảng cách giữa 2 trục ddinhj vị được xác định theo công thức: L = Lct + 2 Lct = L - 2 = 36 – 2 x 1 = 34 m Tra bảng F5. Cataloge cầu trục, ta có các thông số về cầu trục: Bc = 9100 mm; K = 4350 mm; Hct = 4000 mm; B1 = 400 mm;
- 5. Bc: chiều rộng tiết diện cầu trục. + B1: phần đưa ra của cầu trục phía ngoài ray. + Lct: nhịp cầu trục. + Hct: chiều cao dầm cầu trục. - Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H2 = Hc + 100 mm + f Trong đó: + Hc: kích thước gabarit của cầu trục, từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con. Tra trong catalo cầu trục. + 100: khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu. + f: khe hở phụ, xét độ võng của kết cấu mang lực mái và việc bố trí thanh giằng cánh dưới. Lấy bằng f = [200 ÷ 400] mm. Kích thước H2 lấy theo bội số 200 mm. H2 = 4000 + 100 + 300 = 4400 mm = 4,4 m - Cao độ mặt ray: H1 = 9,6 m. - Chiều cao sử dụng được tính từ mặt nền đến đáy dưới vì kèo: Hsd = H1 + H2 = 9,6 + 4,4 = 14 m - Chiều cao thực của cột trên được tính từ vai đỡ dầm cầu trục đến mặt dưới đáy vì kèo: Ht = H2 + Hdc + Hr Trong đó: + Hdc: chiều cao dầm cầu trục lấy bằng 1 1 8 10 nhip của cầu trục [bước cột nhà B]. Hdc = 1 1 8 10 x 6 = [ 0,75 ÷ 0,6] . Chọn Hdc = 0,7 m. + H3: phần cột chôn dưới mặt nền. H3 = 1 m. + Hr: chiều cao của ray và đệm ray phụ thuộc loại cầu trục. Lấy bằng 200 mm. Ht = 4,4 + 0,7 + 0,2 = 5,3 m
- 6. cao thực của đoạn cột dưới được tính từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện cột: Hd = Hsd – Ht + H3 Với H3 là phần cột chôn dưới mặt nền. H3 = 1 m. Hd = 14 – 5,3 + 1 = 9,7 m - Chiều cao đầu dàn H0 phụ thuộc chiều cao vì kèo tại gối tựa, vì kèo điển hình dạng hình thang lấy H0 = 2200 mm = 2,2 m. Ta có: i = tan = 1 10 = 2h L h = 36 1,8 20 20 L m chiều cao mái Hm = H0 + h = 2,2 + 1,8 = 4 m 2.2. Theo phương ngang: - Chiều cao tiết diện cột trên: 1 1 10 12 t th H . Thường chọn ht = 400 ÷ 1000. 1 1 1 1 5,3 0,53 0,442 10 12 10 12 t th H m Chọn ht = 0,5 m. o Sức trục: Q = 100 T > 75 T trục định vị cách biên 1 đoạn a = 500 mm = 0,5 m. o Khoảng hở an toàn giữa cầu trục và cột, D = 60 ÷ 75 mm. Chọn D = 75 mm. - Khoảng cách giúp cầu trục khi hoạt động không chạm vào cột: 1 tB h a D 1 0,4 0,5 0,5 0,075 0,475m m [thỏa]. - Chiều cao tiết diện cột dưới: 1 20 dh H [nhà chế độ làm việc trung bình] Với H là chiều cao toàn cột: H = Ht + Hd = 5,3 + 9,7 = 15 m 1 20 dh H 1 15 0,75 20 dh m - Thường thiết kế trục của nhánh trong cột dưới trùng với trục dầm cầu cầu trục nên chiều cao tiết diện cột dưới:
- 7. 1,5 0,75dh a m m [thỏa điều kiện] 2.3. Hệ giằng nhà. Trong nhà công nhiệp bằng thép hệ giằng là bộ phận quan trọng giúp giữ ổn định, cùng tham gia chịu các tải trọng theo phương dọc nhà và giúp cố định tạm các bộ phận khi thi công. 2.4. Hệ giằng mái. Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dướu dàn trở lên, được đặt trong mặt phẳng cánh trên, cánh dưới và giằng đứng giữa các giàn. 2.4.1. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên có tác dụng bảo đảm ổn định cho cánh trên chịu nén của giàn, được giằng theo phương ngang nhà tại vị trí hai dàn mái đầu hồi, đầu khối nhiệt độ và tại giữa nhà [cách nhau khoảng 50 ÷ 60 m]. Q=100/20[T] 36000 A B SÔÑOÀKÍCH THÖÔÙCKHUNGNGANG 44009600 4000 1000 15000 1800220053009700 ±0000 ±0000 MÑTN i=1/10 i=1/10
- 8. giằng trong mặt phẳng cánh dưới: Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt tại vị trí có giằng cánh trên, ở hai đầu khối nhiệt độ và khoảng giữa, cach 50 ÷ 60 m. 2.4.3. Hệ giằng đứng Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng các thanh đứng,giữ vị trí cố định cho dàn vì kèo. 120000 550060005500 60006000600060006000 36000 500500 6000 1 2 3 4 10 11 12 13 18 19 20 21 HEÄGIAÈNGTRONGMAËT PHAÚNGCAÙNH TREÂN 500 120000 550060005500 60006000600060006000 36000 500 6000 1 2 3 4 10 11 12 13 18 19 20 21 HEÄGIAÈNGTRONGMAËT PHAÚNGCAÙNH DÖÔÙI
- 9. giằng ở cột - Cột tiết diện không đổi: bố trí trùng mặt phẳng trục cột. - Cột có tiết diện thay đôỉ: Hệ giằng bố trí trùng với trục cột trên, giằng cột dưới trùng với trục của nhánh cầu chạy. 120000 54000 60006000480006000 4000 1 2 3 4 10 11 12 13 18 19 20 21 6000 6000 1 6000 6000 2 3 4 10 11 12 13 14 19 20 2115 120000
- 10. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG 1. TẢI TÁC DỤNG TRONG LÊN KHUNG 1.1. Tải trọng thường xuyên [tĩnh tải]: - Độ dốc mái i = 1/10 = 0 ' " 5 4238 sin = 0,0995, cos = 0,995. - Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm: trọng lượng của mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục. 1.1.1. Trọng lượng mái: Dựa vào trọng lượng các lớp cấu tạo mái phân bố trên mặt nghiêng goc [độ dốc mái], khi tính qui về phân bố đều trên diện tích mặt bằng mái Ta có bảng tải trọng sau: Tải trọng do các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn c mg [daN/m2 mái] Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán gm [daN/m2 mái] Tấm mái 1,5 x 6 m 150 1,1 165 Lớp cách nhiệt dày 12 cm bằng bê tông xỉ dày 15 cm 120 1,2 144 Bê tông chống thấm dày 4 cm 100 1,1 110 Lớp xi măng lót dày 1,5 cm 27 1,3 35,1 Hai lớp gạch lá nem dày 4 cm 80 1,1 88 Tổng 477 542,1 2 2542,1 542,1 544,8 / 5,448 / cos 0,995 tt mg daN m KN m mái 1.1.2. Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng: - Xác định theo công thức: 1,2c d dg L Trong đó: + L: nhịp dàn + d: hệ số TLBT dàn. Lấy bằng 0,6 ÷ 0.9. 1,2 0,9 36 38,88c dg daN/m2
- 11. tính toán 38,88 1,1 42,68c d dg g daN/m2 = 0,4268 KN/m2 - Tải trọng thường xuyên: 2 5,448 0,4268 6 35,25 /tt tt c m dg g g B kN m 1.2. Tải trọng tạm thời do thi công và sửa chữa mái [hoạt tải]: Tra bảng 3 [TCVN 2737 -1995]: 2 75 /c P daN m , hệ số vượt tải n = 1,4. Tải trọng tính toán: 2 2 1,3 6 75 585 / 5,85 /tt c P Bp daN m kN m 2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CỘT 2.1. Tải do phản lực của dàn: Do tĩnh tải: 35,25 36 634,5 2 2 tt g L A kN Do tĩnh tải: 5,85 36 105,3 2 2 tt P L A kN Do tâm tiết diện cột trên và cột dưới không trùng nhau nên các phản lực A và A’ gây cho cột dưới tại vai cột một momen lệch tâm. AM A e ; ' 'AM A e Với e là khoảng cách lệch tâm giữa tâm cột dưới và tâm cột trên: [ ht, hd bề rộng cột trên và cột dưới]. / 2 [1,5 0,5]/ 2 0,5d te h h m 634,5 0,5 317,25 .AM kN m TRUÏC COÄT TREÂN TRUÏC COÄT DÖÔÙI ht hd e
- 12. 0,5 52,65 .AM kN m 2.2. Do trọng lượng dầm cầu trục: 2 dct dct dctG L Trong đó: + dct: hệ số TLBT dầm cầu trục,lấy bằng 24 ÷ 37 với Q < 75T, 35 ÷ 47 với cầu trục nặng hơn. + Ldct: nhịp dầm cầu trục [ chính là bước cột nhà]. 2 37 6 1332 13,32dctG daN kN 2.3. Do áp lực đứng của bánh xe [ TH cầu trục 4 bánh]: Do TLBT của dầm là tính tải nhưng so với Dmax thì trị số của nó không lớn,để đơn giản tính toán ta có thể cộng vào Dmax, Dmin như sau: max 1 ax 1 2max 2[ ]th m dctD P y P y G min 1min 1 2min 2[ ]th dctD P y P y G Trong đó: + P1max, P2max:là áp lực lớn nhất của bánh xe cầu trục.Tra trong cataloge cầu trục phụ thuộc chiều dài dầm cầu trục L = 34 m và chế độ làm việc trung bình. P1max = 47 T = 470 kN, P2max = 49 daN = 490 kN + P1min, P2min: là áp lực nhỏ nhất phía bên kia cầu trục. Tra trong cataloge cầu trục phụ thuộc chiều dài dầm cầu trục L = 34 m. P1min = 15 T = 150 kN, P2max = 17 daN = 170 kN + 1y , 2y là tổng tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dưới các vị trí của bánh xe cầu trục. + : hệ số vượt tải lấy bằng 1,1. + th : hệ số tổ hợp tải trọng , chế độ làm việc trung bình lấy bằng 0,85. [TCVN-5575]
- 13. đường ảnh hưởng của bánh xe cầu trục Xác định : max 1,1 0,85 470 0,135 490 [0,86 1 0,472 0,332] 13,32 1293,16D kN min 1,1 0,85 150 0,135 170 [0,86 1 0,472 0,332] 13,32 455,7D kN - Lực Dmax và Dmin tác dụng vào vai cột ngay vị trí dầm cầu trục, nên lệch tâm so với trục cột dưới 1 đoạn 1,5 0,75 2 2 d k h e m [hd bề rộng tiết diện cột dưới]. Lúc này tại vai cột sẽ phát sinh momen : max max kM D e ; min min kM D e max 1293,16 0,75 969,87 .M kN m min 455,7 0,75 341,78 .M kN m 2.4. Do lực hãm của xe con T: Lực hãm của xe con truyền qua bánh xe cầu chạy truyền vào dầm và truyền vào khung thành lực hãm T, đặt tại cao trình mặt dầm hãm. 1 c th iT T y P1 P1 P2 P1 P1P2 P2 P2 y22=1 y21 y1 6000 2830 6000 5160 810 15358404350840 3170 84043508401535 91009100 = 0,135 =0,86 y23=0,472 y24 =0,332 100 ee k hd ht e TRUÏC COÄT TREÂN TRUÏC COÄT DÖÔÙI
- 14. 1 c T : lực hãm của xe con tác dụng lên phương ngang.Lấy theo cataloge cầu trục Lct = 34 m 1 c T = 1,77 T = 17,7 kN. 1,1 0,85 17,7 [0,135 0,86 1 0,472 0,458] 48,41T kN 2.5. Tác dụng của tải trọng gió lên khung Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm: gió thổi lên tường dọc truyền vào cột dưới dạng tải trọng phân bố đều ở cả phía đón gió và phia khuất gió, gioa thổi lên mái [ tính từ cánh dưới dàn vì kèo đến điểm cao nhất của mái] được chuyển về dạng lực tập trung đặt ở cao trình cánh dưới vì kèo [ xà ngang sơ đồ tính toán của khung]. 2.5.1. Gió tĩnh tác dụng lên cột: - Gió đẩy: qđ = W0kcđB - Gió hút: qh = W0kce3B Trong đó: + W0: giá trị áp lực gió tiêu chuẩn. Vùng gió II, tra bảng TCVN 2737-1995. W0 = 95 daN/m2. + B: bước cột nhà. + : hệ số vượt tải lấy bằng 1,2. + cđ: hệ số khi động phía đón gió lấy bằng 0,8. + ce3: hệ số khí động phía hút gió. Tra TCVN 2737-1995 bằng phương pháp nội suy,phụ thuộc chiều cao nhà và chiều dài nhà. + k: hệ số phụ thuộc độ cao tại điểm xét tính, dạng địa hình. Tra bảng 5. TCVN 2737-1995. - Tại độ cao ≤ 10 m hệ số k có giá trị k đổi, tại độ cao > 10 m điều chỉnh hệ số k > 1. - Dạng địa hình B: Tại độ cao ≤ 10 m: k =1 Tại độ cao 14,45 m: k = 1,0712 = kđc - Xét tỉ số: 1 16,65 0,4625 36 h L < 0,5 6 20 3,33333 36 B L > 2
- 15. = -0,5 Trong đó : + h1: chiều cao nhà tính từ MĐTN đến đỉnh biên vì kèo. + B : tổng chiều dài nhà. Tại vị trí ≤ 10 m : tải phân bố đều. - Gió đẩy: qđ = 1,2x0,95x1x0,8x6 = 5,472 kN/m. - Gió hút: qh = 1,2x0,95x1x[-0,5]x6 = - 3,42 kN/m. Tại vị trí > 10 m : tải hình thang. - Gió đẩy: qd = 1,2x0,95x1,0712x0,8x6 = 5,86 kN/m. - Gió hút: qh = 1,2x0,95x1,0712x[-0,5]x6 = - 3,66 kN/m. 2.5.2. Tải trọng gió tác dụng lên dàn: tải tập trung. - Gió đẩy: W = W0ktb ei ic h B - Gió hút: W’= W0ktb ' ei ic h B Trong đó: + 2 dc dm tb k k k hệ số thay đổi áp lực gió trung bình lấy của đỉnh cột và đỉnh mái. + cei: tra bảng 6 TCVN 2737-1995 phụ thuộc độ dốc mái và tỉ số h1/L gồm ce1 lấy dấu dương khi chiều gió tác dụng vào khung,lấy dấu âm khi chiều gió tác dụng hướng ra ngoài khung và ce2 mang dấu âm. Ta có: i=1/10 = 5042’38’’ < 600 1 16,65 0,4625 36 h L Bằng phương pháp nội suy ce1 = -0,4979; ce2 = - 0,4. Hệ số kđm tại đỉnh mái, tại độ cao 18,45 m, nội suy kđm = 1,1145 1,0728 1,1145 1,09285 2 tbk - Gió đẩy: Wh = 1,2x0,95x1,09285x6x[0,8x2,2 – 0,4979x1,8] = 6,46 kN - Gió hút: Wđ = 1,2x0,95x1,09285x6x[ -0,4x1,8 – 0,5x2,2] = -13,60 kN
- 16. các tải lên khung: 3. TÍNH NỘI LỰC KHUNG 3.1. Các giả thiết tính khung tĩnh: Khi tính khung có tải trọng không tác dụng trực tiếp lên rường ngang, biến dạng đàn hồi của rường ngang ảnh hưởng rất ít tới lực tính toán, diều này cho phép xem rường ngang tuyệt đối cứng [ Id = ]. Tính khung nhằm mục đích xác định các nội lực: momen uốn, lực dọc, lực cắt trong các tiết diện khung.Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như dàn, cột khá phức tạp, nên trong thực tế đã tahy sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hóa, với các giả thiết sau: - Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới của dàn. - Khi tính khung với tải trọng không phải là tải trọng đứng tác dụng lên dàn thì xem dàn là cứng vô cùng. *Sơ đồ tính: 36000 A B 22001800 15000 MÑTN - 0.450 k = 1 445010000 qd= 5,472kN/m qd= 5,86kN/m W= 6,46kN/m W= 13.60kN/m ce3 = -0,5 qh=3,42kN/m qh' = 3,66kN/m ce1 = -0,51624 ce2 = -0,4 Dmax Mmax MA MA' Dmin Mmin MA MA' cd = +0,8 kdm = 1,1 kdc = 1,0712 550 1000
- 17. thiết các độ cứng cột dầm, dàn: 1 2 7 10 I I chọn 1 2 8 I I 2 25 40dI I chọn 2 32dI I - Với I1 = 1 I2 = 1 8 Id = 32 4 8 3.2. Xác định nội lực khung: Khung được giải lần lượt với mỗi loại tải trọng riêng lẽ. - Tổ hợp nội lực - Tổ hợp cơ bản được phân thành tổ hợp cơ bản I và tổ hợp cơ bản II. “TCVN 2737 - 1995 : Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế” quy định hai tổ hợp cơ bản sau: - Tổ hợp cơ bản I gồm: Nội lực do tĩnh tải và nội lực của một loại hoạt tải. -Tổ hợp cơ bản II gồm: Nội lực do tĩnh tải và nội lực của hoạt tải, các hoạt tải này được nhân với hệ số tổ hợp là 0,9 [Hệ số xét đến khả năng sử dụng không đồng thời cùng lúc các hoạt tải đó]. * Các trường hợp tổ hợp: TỔ HỢP CƠ BẢN I COMB1 TT + HT COMB2 TT + DTRAI+TTR COMB3 TT + DPHAI+T.P COMB4 TT + GT COMB5 TT + GP t hd e L - 2e HdHt e L Id I1 I1 I2 I2 I= h
- 18. CƠ BẢN II COMB6 TT + 0,9 [HT + GT] COMB7 TT + 0,9 [HT + GP] COMB8 TT + 0,9 [DTRAI +TTR+ GT] COMB9 TT + 0,9 [DTRAI + TTR+GP] COMB10 TT + 0,9 [DPHAI+TPH + GT] COMB11 TT + 0,9 [DPHAI+TPH + GP] COMB12 TT + 0,9 [HT + DTRAI +TTR+ GT] COMB13 TT + 0,9 [HT + DTRAI +TTR+ GP] COMB14 TT + 0,9 [HT + DPHAI +TPH+ GT] COMB15 TT + 0,9 [HT + DPHAI +TPH+GP] COMB16 TT + 0,9[HT + DTRAI +TTR] COMB17 TT + 0,9 [HT + DPHAI+TPH] COMB18 TT + 0,9 [DTRAI + TTR] COMB19 TT + 0,9 [DPHAI + TPH] BAO [COMB1, COMB2,…,COMB19] Các trường hợp chất tải: MA MA' MA' TÓNH TAÛI HOAÏT TAÛI = 317,25kN.m = 48,6kN.m = 48,41kNMA = 317,25kN.m q=35,25kN/m q=35,25kN/m Mmax Mmin Mmin Mmax Dmax Dmin Dmin Dmax CAÀU TRUÏC TRAÙI CAÀU TRUÏC PHAÛI =1293.16kN= 455.7kN = 341.78kN.m =455.7kN = 341.78kN.m= 969.87kN.m =1293,16kN = 969.87kN.m
- 19. dụng phần mềm sap2000 để giải tìm nội lực khung. Bảng kết quả nội lực: STT TD TỔ HỢP CƠ BẢN 1 Mmin Ntu Qtu Mmax Ntu Qtu Nmax Mtu Qtu 1 I-I 39.18 -628.83 27.27 1155.19 -640.17 -127.57 -1922.89 161.23 -80.38 2 1+7 1+8 1+3+5 3 II-II -618.47 -1922.89 -80.38 78.65 -640.17 -94.40 -1922.89 -618.47 -80.38 4 1+3+5 1+8 1+3+5 5 III- III -307.61 -739.80 -69.00 34.15 -629.73 -80.38 -739.80 -307.61 -69.00 6 1+2 1+3+5 1+2 7 IV- IV -690.07 -640.17 -75.74 -485.94 -628.83 -55.68 -739.80 -673.28 -68.25 8 1+8 1+7 1+2 STT TD TỔ HỢP CƠ BẢN 2 Mmin Ntu Qtu Mmax Ntu Qtu Nmax Mtu Qtu 1 I-I -321.56 -1788.94 -0.46 1640.27 -1148.80 -192.22 -1893.92 776.56 -148.66 2 1+3+5+7 1+2+4+6+8 1+2+3+5+8 3 II-II -557.75 -1788.94 -48.23 -528.58 -1799.15 -109.96 -1893.92 -520.60 -118.80 4 1+3+5 1+3+5+8 1+2+3+5+8 5 III- III -309.70 -724.17 -37.99 27.06 -635.31 -109.96 -738.67 -136.53 -162.37 6 1+2+7 1+3+5+8 1+2+4+6+8 7 IV- IV -953.14 -738.67 -145.57 -581.78 -724.17 -64.86 -738.67 -145.57 14.80 8 1+2+4+6+8 1+2+7 1+2+4+6+8 T T T ÑAËT BEÂN COÄT TRAÙI T ÑAËT BEÂN COÄT PHAÛI = 48,41kN = 48,41kNT = 48,41kN T = 48,41kN W= 6,48kN/m qh=3,42kN/m qh' = 3,67kN/m W= 13,65kN/m qh=3,42kN/m qh' = 3,67kN/m W= 13,65kN/m qh=3,42kN/m qh' = 3,67kN/m W= 6,48kN/m qh=3,42kN/m qh' = 3,67kN/m GIOÙTRAÙI GIOÙPHAÛI
- 20. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT 1. CÁC THÔNG SỐ TÍNH CỘT Cột trên: cột đặc tiết diện chữ I. Cột dưới hd = 1,5 > 1 m thiết kế cột rỗng Các thông số dùng để tính cột: - Bề rộng cột trên: ht = 0,5 m. - Bề rộng cột dưới hd = 1,5 m. - Chiều cao phần cột trên: Ht = 5,3 m. - Chiều cao phần cột dưới: Hd = 9,7 m. - Cặp nội lực nguy hiểm nhất ở cột trên: M = -953,138 kN.m; N = -738,67 kN. - Cặp nội lưc nguy hiểm nhất ở cột dưới: M = 1640,275 kN.m; N = -1148,8 kN. Lực nén N trong bảng nội lực chưa kể đến trọng lượng bản thân cột, khi tính cột cần kể đến tải trọng này. c N g kf Trong đó: + N: là lực nén lớn nhất đối với mỗi đoạn cột. Cột trên: N = N2 + gct + Ht Cột dưới: N = N1 + gct x Ht + gcd x Hd + : là trọng lượng riêng của thép 78,5 [kN/m3].Tra bảng TCVN 5575 – 2012. + f: cường độ tính toán của thép CCT34. Tra bảng TCVN 5575 – 2012 f = 21 kN/cm2. + : hệ số cấu tạo cột, lấy 1,4 ÷ 1,8. + k: hệ số kể đến ảnh hưởng momen làm tăng tiết diện cột. k = 0,4 ÷ 0,5 đối với cột dưới. k = 0,25 ÷ 0,3 đối với cột trên. 4 738,67 78,5 1,8 1,66 / 0,3 21 10 t cg kN m 4 1148,8 78,5 1,8 1,93 / 0,4 21 10 d cg kN m
- 21. lực nén: o Cột trên: 2 2 738,67 1,64 5,3 747,468ct tN N g H kN o Cột dưới: 1 1 1148,8 1,66 5,3 1,93 9,7 1176,319ct t ct dN N g H g H kN - Xác định chiều dài tính toán *Chiều dài ngoài mặt phẳng: - Cột trên: 2 5,3 0,7 4,6 .y t dctl H H m - Cột dưới: 1 9,7 .y dl H m *Chiều dài trong mặt phẳng: - Cột trên: 2 2x tl H - Cột dưới: 1 1x dl H ; 1 2 1 3 [nếu > 3 lấy bằng 3]. Khung 1 nhịp liên kết cứng ở đầu trên. Khi mất ổn định cũng có khả năng mất ổn định đồng thời ổn định cả 2 cột. trường hợp này xét cả 1 đầu ngàm, 1 đầu ngàm trượt. + 1: tra bảng D3.TCVN 5575 – 2012 phụ thuộc và t d d t I H I H ; 1 2 N N ; 1 t d d t H I H I - Tính 1 : 9,7 0,229 8 5,3 ; 1176,319 1,574 747,468 ; 1 5,3 8 1,232 9,7 1,574 Tra bảng D3. TCVN 5575 – 2012 1 2,127 2 2,127 1,726 3 1,232 [thỏa điều kiện]. 2 2 1,726 5,3 9,148 914,8x tl H m cm ; 1 1 2,127 9,7 20,63 2063x dl H m cm
- 22. kế cột trên [cột đặc tổ hợp hàn]: - Xác định tiết diện cột: Để đảm bảo độ cứng của cột, chọn sơ bộ trước b,h: 1 1 1 1 5,3 0,53 0,442 10 12 10 12 t th h H m Chọn 0,5 50h m cm 1 1 1 1 5,3 0,265 0,177 20 30 20 30 f tb b H m Chọn 0,4 40fb b m cm 2 4 747,468 953,138 1,25 2,2 2,8 1,25 2,3 0,0267 21 10 0,95 0,5 747,468 yc c t N M A m f h N Chọn chiều dày bản cánh và bản bụng: 1 1 1 1 21 40 1,428 1,143 28 35 21 28 35 21 f f t b cm 60 6ft mm cm chọn 2,5 6ft cm cm w 1 1 1 1 50 0,83 0,42 60 120 60 120 t h cm 8 0,8wt mm cm chọn w 1,8 0,8t cm cm Y Y X X b=400 tw h hw bo =450 =500 =18 tf =25 tf =25
- 23. định các đặc trưng hình học: 2 2 w w2 2 2,5 40 1,8 45 281 267f f ycA t b t h cm A cm 23 3 w w 2 12 2 12 f f f x f f b t h t h I b t 23 3 440 2,5 47,5 1,8 45 2 40 2,5 126585,42 12 2 12 cm 3 3 3 3 4w w 2,5 40 45 1,8 2 2 26688,54 12 12 12 12 f f y t b h t I cm 126585,2 21,22 281 x x I i cm A 2 2 914,8 43,11 21,22 x x x l i 26688,54 9,75 281 y y I i cm A 2 2 460 47,18 9,75 y y y l i 32 2 126585,42 W 5063,41 50 xI cm h Tiết diện không giảm yếu không cần kiểm tra theo điều kiện cường độ. 1.1.1. Kiểm tra ổn định x – x: c e N f A Trong đó: + e : tra bảng D.10 phụ lục D. TCVN 5575-2012 phụ thuộc : độ mãnh quy ước và me độ lệch tâm tương đối. x f E và me = m; m = Wc eA ; e = M N + Wc : momen chống uốn thớ chịu nén lớn nhất. Lấy bằng Wx ; là hệ số ảnh hưởng tiết diện, tra bảng D.9 phụ lục D. TCVN 5575-2012. 4 21 43,11 1,36 2,1 10 x f E 953,138 1,275 747,468 M e m N 1,275 100 281 7,08 5063,41 m
- 24. 40 1,23 1 1,8 45 f w A A và 5 < m = 7,08 < 20 1,4 0,02 1,4 0,02 1,36 1,3728 1,3728 7,08 9,72em m Tra bảng D.10 nội suy e = 0,14 - Kiêm tra ổn định: 747,468 21 0,95 0,14 281 2 2 19 / 19,95 /kN cm kN cm Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định. 1.1.2. Kiểm tra ổn định y – y: c y N f C A Trong đó: + y: tra bảng D.8 phụ lục D [TCVN 5575- 2012] phụ thuộc độ mãnh y. C là hệ số ảnh hưởng của Mx đến ổn định theo phương y, tra bảng phụ thuộc mx [ mục 7.4.2.5 TCVN]. W x x x M A m N là độ lệch tâm tương đối. + Mx: là M ở 1/3 giữa chiều cao cột nhưng không nhỏ hơn ½ Mmax cả đoạn cột. Ta có: y = 47,18 ta bảng D.8 nội suy y = 0,876 Nội lực tại chân cột trên M = -136,531 kN.m nên tại 1/3 giữa chiều cao cột có momen : Mx = 680,94 kN.m> ½ Mmax = 476,569 kN.m 680,94 100 281 5,06 747,468 5063,41 xm > 5 5 10[2 0,2 ] [0,2 1]x xC C m C m Trong đó: + C5: tinh theo công thức khi mx = 5
- 25. C m Với , tra bảng 16 [TCVN-5575]. phụ thuộc y và c. 0,65 0,05 0,65 0,05 5,06 0,903xm y = 47,18 < 4 2,1 10 3,14 3,14 99,3 21 c E f = 1 5 1 0,18 1 1 0,903 5,07x C C m + C10: tính theo công thức khi mx = 10 10 1 1 /x y b C C m Với b là hệ số lấy theo 7.2.2.1 như trong dầm có cánh chịu nén với từ 2 điểm cố kết trở lên; đối với tiết diện kín b = 1. 10 1 1 0,184 1 / 1 5,06 [0,876 /1]x y b C C m Vậy 0,18 [2 0,2 5,07] 0,184 [0,2 5,07 1] 0,18C - Kiểm tra ổn định: 747,468 21 0,95 0,18 0,876 281 2 2 16,87 / 19,95 /kN cm kN cm Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định. 1.1.3. Kiểm tra ổn định cục bộ: Bản cánh: 0 0 f f b b t t Bản bụng: w w w w h h t t ; 1 4 21 47,18 1,492 2,1 10 y f E Trong đó: 0 f b t tra bảng 35; w w h t tra bảng 33. TCVN 5575-2012.
- 26. 2,1 10 7,64 [0,36 0,1 ] [0,36 0,1 1,36] 15,68 2,5 21f f b b E t t f 4 2 2w w 1 w w 45 2,1 10 25 [1,3 0,15 ] [1,3 0,15 1,492 ] 51.67 1,8 21 h h E t t f Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ. 1.2. Thiết kế cột dưới [cột rỗng thanh giằng]. - Cặp nội lực nguy hiểm nhất ở tiết diện I–I: max 1640,275 . 1148,8tu M kN m N kN ; min 618,47 . 1922,89tu M kN m N kN ; max 192,225Q kN 1.2.1. Chọn tiết diện nhánh cột: - Giả thiết: C = h = 150 cm. - Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh cấu trục [nhánh 1] là hf1 hf1 = 0,55C = 0,55 150 82,5 cm - Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh cầu trục [nhánh mái 2] là hf2: hf2 = 1 150 82,5 67,5fC h cm - Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục, tính theo giá trị Mmax âm và Ntu: 2 1 1 1 67,5 618,47 100 1922,89 1277,61 150 150 f nh h M N N kN C C - Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục, tính theo giá trị Mdương âm và Ntu: 1 2 2 2 82,5 1640,275 100 1148,8 1725,36 150 150 f nh h M N N kN C C - Giả thiết = 0,7 ÷ 0,9. 1 21 1277,61 71,16 0,9 21 0,95 nh nh yc c N A cm f 2 22 1725,36 96,09 0,9 21 0,95 nh nh yc c N A cm f - Chọn chiều cao cột: 1 1 1 1 9,7 [0,485 0,323] 20 30 20 30 db H m Chọn b = 0,5 = 50 cm.
- 27. diện nhánh 1: gồm tổ hợp của 2 bản thép tiết diện [18 x 450] mm và 1 bản thép tiết diện [25 x 250] mm. o h1 = b = 50 cm. o tw = 1,8 cm. o tf = 2,5 cm. - Xác định các đặc trưng hình học nhánh 1: 2 1 2 2,5 25 45 1,8 206nhA cm - Momen quán tính của nhánh đối với trục x: 3 3 2 1 2,5 25 45 1,8 2 6532,29 12 12 xI cm - Momen quan tính đối với trục y: 3 3 2 4 1 25 2,5 1,8 45 2 23,75 25 2,5 84241,67 12 12 yI cm - Bán kính quán tính của tiết diện: 1 6532,29 5,63 206 xi cm 1 1 1 145,21 25,79 5,63 nh x x l i 1 1 1 1 84241,67 970 20,22 47,97 206 20,22 y y y y l i cm i Chọn tiết diện nhánh mái 2: 250 25 18 450 500 25 X1 X1 YY
- 28. 2 dùng 2 tiết diện tổ hợp từ 1 thép bản [450 x 2,5] mm và 2 thép góc đều cạnh L200x16 có A = 2At = 2 x 61,8 = 123,6 cm2, Ix = Iy = 2340 cm4 , Cx = Cy = 5,52 cm. 2 2 45 2,5 2 61,8 236,1nhA cm Khoảng cách từ mép trái tiết diện [mép ngoài bản thép] đến trọng tâm tiết diện nhánh mái: 0 45 2,5 1,25 2 61,8 [2,5 5,52] 4,79 236,1 i i i A z z cm A Xác định các đặc trưng hình học nhánh 2: - Momen quán tính đối với trục x: 3 2 4 2 45 2,5 45 2,5 [4,79 1,25] 2 2340 29,3 [2,5 5,52 4,79] 4262,29 12 xI cm - Momen quán tính đối với trục y: 3 2 4 2 2,5 45 2,5 2340 61,8 [25 5,52] 83462,55 12 yI cm - Bán kính quán tính của tiết diện : 1 2 2 2 4262,29 145,21 4,25 30,31 236,1 4,79 nh x x x l i cm i 2 2 2 2 83462,55 970 18,8 51,6 236,1 18,8 y y y y l i cm i - Tính khoảng cách giữa 2 trục nhánh 1 và nhánh 2: 450 48,6 X2 X2 Y Y L200 x 16
- 29. 4,79 145,21C h z cm - Khoảng cách từ trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 1: 2 1 236,1 145,21 77,49 206 236,1 nhA y C cm A - Khoảng cách từ trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 2: 2 1 145,21 77,49 67,72y C y cm 1500 46,8 145,21 677,1 776,1 1453,2 YY x N1 N2 M2 M1 L60 x 5 L100 x 8 L200 X 16 25 X 450 25 X 250 1,8 X 450 Nnh1Nnh2
- 30. hình học tiết diện cột dưới: 2 2 2 4 6532,29 4262,29 67,72 236,1 77,49 206 2330517,023x xi i nhiI I y A cm 2330517,023 72,6 206 236,1 xi cm Xác định hệ thanh bụng: - Góc hợp bởi thanh giằng xiên với phương ngang: 0 45 a = 145,21 cm. 2 2 2 2 145,21 145,21 205,36S a c 0145,21 ta 1 45 sin 0,707 145,21 c g a - Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt Q = 192,225 kN 192,225 135,94 2sin 2 0,707 tx Q N - Chọn sơ bộ thanh giằng xiên là một thép góc đều cạnh: 2 100 8 min 15,5 3,06 tx tx A cm L i cm - Kiểm tra thanh bụng xiên: max min 205,36 67,11 150 3,06tx S i Tra bảng D.8 phụ lục D [TCVN 5575-2012] min 0,786 , đối với cột rỗng thanh giằng hệ số điều kiện làm việc 0,75c : min tx tx c tx N f A 2 2135,94 21 0,75 11,23 / 15,75 / 0,786 15,4 kN cm kN cm - Kiểm tra độ mãnh toàn cột theo trục ảo x – x: 1 2063 28,42 72,6 x x x l i
- 31. 2 2 205,35 10 10 28,28 145,21 145,21 S C a 0 1 206 236,1 28,42 28,28 29,26 15,1 x tx A A Tra bảng D.8 phụ lục D [TCVN 5575-2012] 0 0,9398 - Xác định lực cắt qui ước: 4 6 6 0 2,1 10 1922,89 7,15 10 2330 7,15 10 2330 19,46 21 0,9398 f E N N kN f Thanh bụng ngang tính theo lực cắt qui ước Nf = 19,46 kN .Vì Nf rất nhỏ nên ta chọn thanh bụng ngang theo độ mãnh giới hạn 150 . Dùng thanh thép góc đều cạnh L60x5 [tra bảng thép hình] có imin =1,82 cm. min 145,21 79,79 150 1,82 l i [thỏa điều kiện] 1.2.2. Kiểm tra lại tiết diện cột đã chọn: - Trục thực kiểm tra từng nhánh: o Nhánh 1: Nội lực tính toán: 1 67,72 618,47 100 1922,89 1322,67 145,21 145,21 nhN kN - Ta có: 1 47,97;y 1 125,79x y max 49,97 tra bảng D.8 phụ lục D 5575-2012 min 0,873 - Kiểm tra bền: min 1 tx x nh N f A 2 21322,67 21 0,95 7,35 / 19,95 / 0,873 206 kN cm kN cm o Nhánh 2: Nội lực tính toán: 2 77,62 1640,275 100 1148,8 1743,66 145,21 145,21 nhN kN - Ta có: 2 51,6;y 2 230,31x y
- 32. tra bảng D.8 phụ lục D 5575-2012 min 0,858 - Kiểm tra bền: 2 min 2 nh c nh N f A 2 21743,66 21 0,95 8,63 / 19,95 / 0,855 236,1 kN cm kN cm - Kiểm tra theo trục ảo x – x: + Độ mãnh qui ước: 0 0 f E + Độ lệch tâm tương đối m [bảng 41 TCVN 5575 – 2012]: - Với cặp nội lực 1: 618,57 100 422,1 77,49 0,451 1922,89 2330517,023x M Aa m N I Ta có : 0 = 29,26 0 4 21 29,26 0,925 2,1 10 td f E tra bảng D.11 phụ lục D [TCVN 5575-2012] nội suy = 0,668 - Kiểm tra: 1nh tx c td N f A 2 21922,89 21 0,75 6,5 / 19,95 / 0,668 442,1 kN cm kN cm - Với cặp nội lực 2: 1640,275 100 442,1 67,72 1,83 1148,8 2330517,023x M Aa m N I Ta có : 0 = 29,26 0 4 21 29,26 0,925 2,1 10 td f E tra bảng D.11 phụ lục D [TCVN 5575-2012] nội suy = 0,345 - Kiểm tra: 2nh c td N f A 2 21148,8 21 0,75 7,88 / 19,95 / 0,345 422,1 kN cm kN cm 1.3. Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực : Ntx = 135,94 kN.
- 33. bản CCT34 tra bảng 5 [TCVN 5575-2012] fu = 34 kN/cm2 fws =0,45fu = 0,45 x 34 =15,3 kN/cm2. Que hàn N42 tra bảng 8 [TCVN 5575-2012] fwf = 18 kN/cm2. Hàn thủ công tra bảng 37 [TCVN 5575-2012] s = 1; f = 0,7. - Xác định: 2 w wfmin min ; min 1 15,3;0,7 18 min 15,3;12,6 12,6 /fw s s ff f kN cm Thanh xiên là thép góc L100x8 giả thiết chiều cao đường hàn sóng hf1 = 8 mm; đường hàn mép hf2 = 6 mm. - Chiều dài cần thiết 2 đường hàn [thép góc đều cạnh k = 0,7]. o Hàn sóng : w1 w1 min 0,7 0,7 135,94 12,59 0,8 12,6 0,75 tx f cf N L cm h o Hàn sóng : w2 w2 min 0,3 0,3 135,94 7,19 0,6 12,6 0,75 tx f cf N L cm h - Đường hàn thanh bụng ngang L60x5 vào nhánh cột tính đủ khả năng chịu lực cắt Q = 18 kN,rất nhỏ. Vì vậy chọn theo cấu tạo chiều dài mỗi đường hàn ≥ 5 cm. 2. THIẾT KẾ CHI TIẾT CỘT 2.1. Nối cột trên với cột dưới: Mối nối hai phần cột được tiến hành tại hiện trường vị trí nối ở cùng cao trình với vai cột. Cánh ngoài cột trên được nối với cánh ngoài cột dưới bằng đường hàn đối đầu. [hoặc đường hàn thông qua bản ốp]. Cánh trong cột trên được hàn vào bản thép [K] bằng đường hàn đối đầu [hoặc hàn góc], bản K là bản được xẻ rãnh lồng vào bụng dầm vai bằng 4 đường hàn góc. Bụng cột trên liên kết với dầm vai thông qua sườn lót và các đường hàn góc. - Mối nối ở 2 phần cột: cặp nội lực tính toán ở tiết diện III – III: max 34,15 . 629,73tu M kN m N kN ; min 309,7 . 724,17tu M kN m N kN o Khoảng cách trục 2 bản cánh của cột trên: 50 2,5 47,5fk t fh h t cm o Nội lực lớn nhất cánh ngoài cột trên:
- 34. 34,15 100 386,76 2 2 47,5 t ng fk N M S kN h o Nội lực lớn nhất cánh trong cột trên: min 724,17 309,7 100 1014,085 2 2 47,5 t tr fk N M S kN h o Nối cánh ngoài bằng đường hàn đối đầu thẳng góc: w w w ng c c S f tl [*] Trong đó: + t: chiều dày đường hàn, bằng chiều dày nhỏ nhất thép cơ bản [tức là chiều dày nhỏ nhất của bản cánh cột trên hoặc cột dưới]: tk = t = min [t1; t2] = min [2,5; 2,5] =2,5 cm. + lw = bf – 2t: chiều dài đường hàn đối đầu, bằng chiều rộng [bf] nhỏ của cột trên hoặc dưới lw = 40 – 2 x 2,5 = 35 cm. + fwc : cường độ tính toán của đường hàn đối đầu chịu nén. fwc = 21 kN/cm2. [*] 2 2386,76 21 0,95 4,42 / 19,95 / 2,5 35 kN cm kN cm o Nối cánh ngoài bằng đường hàn đối đầu thẳng góc: [ bản [K] có kích thước bằng với tiết diện cánh trong cột trên. w w w tr c c S f tl 2 21014,085 21 0,95 11,59 / 19,95 / 2,5 35 kN cm kN cm 2.2. Tính toán dầm vai: - Chiều dày bản bụng dầm vai [tdv] bị ép mặt do Dmax + Gdcc truyền xuống sườn gối dầm cầu chạy: max 2 dcc dv s bd c c D G t b t f Trong đó: + bs: bề rộng sườn gối dầm cầu trục, bs = [20÷30] cm.chọn bs = 20 cm. + tbd: chiều dày bản đậy trên mút nhánh cầu trục của cột, tbđ = [20÷30] mm,
- 35. = 2 cm.chiều rộng quy đổi để truyền lực ép mặt [bs + 2 + tbđ]. + fc: cường độ tính toán về ép mặt của thép [bảng 4 TCVN - 5575]; 2 / 34 /1,05 32,38 /c u Mf f kN cm + fwf: cường độ kéo đứt tra bảng TCVN 5575. fwf = 18 kN/cm2 max 2 dcc dv s bd c c D G t b t f 1293,16 1,75 20 2 2 32,38 0,95 cm Chọn tdv = 2 cm Bụng nhánh cầu trục cả cột dưới xẻ rãnh cho bản bụng dầm vai luồn qua. Hai bản bụng này liên kết với nhau bằng 4 đường hàn góc. Chiều cao dầm vai phải chứa đủ 4 đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với nhánh cầu trục. Giả thiết chiều cao đường hàn hf. Tính chiều dài đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bản bụng nhánh cầu chạy cột dưới chịu lực: 1 w w min 1 4 c f S l f h Trong đó: 1 max dccS D G B B: phản lực gối tựa dầm vai chịu uốn bởi Str [B = VB]. Ta có: ht = 1/3 hd 1014,085 0,5 338,03 1,5 tr t B d S h B V kN h 1500 500 Str = 1014,085 kN A B Mdv-max
- 36. max 1014,085 50 150 50 33802,83 . 150 tr t d t dv d S h h h M kN cm h o Giả thiết chiều cao của đường hàn góc min min 7 7 1,2 24 f f h mm h mm t mm Với tmin = min[ tdv; tk] = min[2 ; 2,5] = 2 - Chiều dài đường hàn cần thiết : max w1 w min 1293,16 338,03 1 1 49,68 [1] 4 4 12,6 0,95 0,7 dcc c f D G B l cm f h Chiều dài 1 đường hàn cần thiết liên kết bản [K] vào bụng dầm vai để 4 đường hàn góc này đủ truyền lực Str : w2 w min 1014,085 1 1 31,26 [2] 4 4 12,6 0,95 7 tr c f S l cm f h Theo yêu cầu cấu tạo : hdv ≥ 0,5 x hd = 0,5 x 150 = 750 cm [3] Từ [1],[2],[3] hdv = 75 cm. - Chọn chiều dày bản cánh dầm vai : tcv = [ 10÷20 ] = 10 mm = 1 cm. - Chiều cao bản bụng dầm vai : hbdv = hdv - tbđ - tcv = 75 – 2 -1 = 72 cm Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai. Dầm vai có tiết diện dạng chữ I không đối xứng, cánh dưới dầm vai thường là một bản thép nằm ngang nối bản bụng của hia nhánh cột 10 18 720 750 20 X1 X1 YY 400 500
- 37. của dầm vai thường là 2 bản thép [bản đậy mút nhánh cầu chạy và bản sườn lót], kích thước 2 bản thép này thường khác nhau, nên tiết diện ngang của dầm vai về 2 phía của lực Str [2 phía của Mdv-max] cũng khác nhau. Để kiểm tra về uốn của dầm vai đủ chịu Mdv-max , cần tính được momen chống uốn của cả 2 tiết diện này và phải tìm vị trí của trục trọng tâm x-x. Khi điều kiện uốn thỏa mãn, cần tính liên kết giữa cánh và bụng dầm tiết diện chữ I không đối xứng này. Bài toán sẽ khá phức tạp. Có thể tính đơn giản, thiên về an toàn theo quan niệm chỉ có riêng bản bụng dầm vai chịu uốn. Tính momen chống uốn của bản bụng : 2 2 32 72 W 1728 6 6 dv bdvt h cm - Kiểm tra điều kiện chịu uốn của tiết diện chữ nhật max W dv c M f 2 233802,83 21 0,95 19,56 / 19,95 / 1728 kN cm kN cm Các đường hàn ngang liên kết bản cánh trên, cánh dưới với bản bụng của dầm đều lấy theo cấu tạo.
- 38. cột – liên kết cột với móng : Chân cột được cấu tạo phải đảm bảo nhiệm vụ truyền tải trọng từ cột xuống móng, phù hợp với sơ đồ tính là ngàm hoặc khớp và thuận tiện cho thi công lắp dựng. Cột nén lệch tâm dùng 2 loại chân cột : chân cột đặc hoặc chân cột bản đế. Chân cột thông dụng gồm các bộ phận : bản đế, dầm đế và các sườn đế. Chân cột đặc dùng bản đế liền, thường được mở rộng theo phương mặt phẳng tác dụng momen. Tùy theo tiết diện cột mà chân cột có thể 1 hoặc 2 dầm đế. Các dầm đế và các sườn phân phối đều tải trọng từ thân cột ra bản đế, đồng thời làm gối tựa cho bản đế chịu uốn bởi lực truyền từ móng lên và làm tăng độ cứng cho bản đế cũng như cho toàn chân cột. 2.3.1. Tính toán chân cột rỗng : Với cột rỗng có khoảng cách 2 nhánh lớn, thường làm bản đế riêng cho từng nhánh. Tính toán như chân cột chịu nén đúng tâm với lực nén lớn nhất trong mỗi nhánh. t = 10 t = 10 t = 10 750 2070010720 1250 250 500 1500 400 1020 500 450 CHI TIEÁT VAI COÄT: TL 1/20 t=10 2525
- 39. nén lớn nhất trong nhánh cầu trục, tính theo giá trị max 618,47 .M kN m và Ntu= 1922,89 kN : 2 1 1 1 67,72 618,47 100 1922,89 1322,67 145,21 145,21 nh y M N N kN C C - Lực nén lớn nhất trong nhánh mái, tính theo giá trị max 1640,275 .M kN m và Ntu = 1148,8 kN : 1 2 2 2 77,49 1640,275 100 1148,8 1742,63 145,21 145,21 nh y M N N kN C C Xác định kích thước bản đế : bd cb b N A m R + Rb : cường độ chịu nén của bê tông móng. Rb = 1,15 kN/cm2. + mcb : hệ số tăng Rb khi chịu nén cục bộ. 3 ; ;m cb m bd bf A m A A A lần lượt là diện tích mặt móng và diện tích bản đế, giả thiết ban đầu mcb = 1,2. Diện tích nhánh cầu trục : 21 1 1322,67 958,46 1,2 1,15 nh bd cb b N A cm m R Diện tích nhánh mái : 22 2 1742,63 1262,77 1,2 1,15 nh bd cb b N A cm m R Bề rộng bản đế [cạnh vuông góc với mặt phẳng uốn] thường được cấu tạo các kích thước của tiết diện cột, được tính bằng công thức : dd 12 2 50 2 1,4 2 8,6 70fB b t C cm Trong đó : + Chiều rộng cột dưới bf = 50 cm. + Chiều dày dầm đế : tdđ = [10 ÷ 14] mm = 14 mm. + Phần nhô console bản đế thò quá khỏi dầm đế : C1 = ≤ 100 mm Chọn C1 = 8,6 mm. + Chiều dài bản đế mỗi nhánh : 1 1 958,46 13,69 70 bd nh A L cm B chọn Lnh1 = 30 cm 2 2 1262,77 18,03 70 bd nh A L cm B chọn Lnh2 = 55 cm
- 40. suất thực tế ngay dưới mỗi nhánh : 21 1 1322,67 0,629 / 70 30 nhN kN cm B L 22 2 1742,63 0,453 / 70 55 nhN kN cm B L - Cấu tạo bản đế tính momen cho từng ô bản : Theo kích thước ô bản và loại ô bản, tính momen uốn lớn nhất cho nhánh mái và nhánh cầu trục: + Ở nhánh mái, momen lớn nhất là ô thuộc bản kê 4 cạnh: 21,2 0,825 25,7 b a Tra bảng 3.6 [thiết kế KCT nhà công nghiệp] = 0,048 2 2 2 0,048 0,453 25,7 14,36 .M l kN cm [1] + Ở nhánh cầu trục, momen lớn nhất là ô thuộc bản kê 3 cạnh: 15 0,584 25,7 b a Tra bảng 3.7 [thiết kế KCT nhà công nghiệp] = 0,0718 2 2 1 0,0718 0,629 25,7 29,5 .M l kN cm [2] Từ [1] và [2] Mmax = 29,5 kN.cm max6 6 29,5 2,979 21 0,95 bd c M t cm f 1010 1500 300 2525025 10024020240100 115120 550 9011590 700 14250 10024020100 8686 240 25014 1275
- 41. chiều dày bản đế cho cả 2 nhánh tbđ = 3 cm. 2.3.2. Tính dầm đế - Tải phân bố đều truyền lên nhánh mái : qdđ = max 25 0,629 8,6 1,4 14,78 / 2 sB kN cm Trong đó: + max : trị số ứng suất lớn nhất dưới bản đế ngay tại sườn. + Bs: bề rộng truyền tải vào sườn, dầm đang xét. - Phản lực truyền lên dầm đế: Vdđ= dd dd 14,78 55 812,9q l kN Chọn trước chiều dày dầm đế tdd = 1,4 cm. Phản lực này truyền vào chân cột thông qua đường hàn góc liên kết dầm đế với sống thép góc. Nếu ta chọn chiều cao đường hàn sóng và đường hàn mép hf = 10 mm. - Chiều dài đường hàn cần thiết được xác định như sau: dd min 20 2,29 812,9 57,13 1 12,6 20 g g hs gf fw b a V L cm bh dd min 2,29 812,9 7,39 1 12,6 20 g hm gf fw a V L cm bh Trong đó: + bg : chiều rộng cánh thép góc nhánh. + ag = 4,79 – 2,5 = 2,19: khoảng cách từ trục trọng tâm nhánh mái đến đường hàn sóng thép góc. chọn chiều cao hdđ = 60 cm. - Chọn tiết diện dầm đế: 600 x 550 x 14 mm. Vì dầm đế có tiết diện rất lớn mà nhịp cosole dầm đế lại bé nên không cần kiểm tra về uốn và cắt. - Kiểm tra chiều cao đường hàn hf = 1 cm min min min 1,2 1,68 , min 1,4;2 1,4 1 0,7 f f t cm t cm h cm h cm 2.3.3. Tính sườn ngăn sườn gia cố: Sườn ngăn nhánh mái:
- 42. ngăn A của nhánh ngoài chịu tải trọng: 0,453 25 11,325 /Aq kN cm + Momen: 2 2 11,325 33,5 6354,74 . 2 2 A A A q l M kN cm + Lực cắt: 11,325 33,5 379,39A A AV q l kN Chọn trước chiều dày sườn: tA = 2 cm. - Chiều cao cần thiết do điều kiện chịu uốn và do điều kiện chịu cắt: 6 6 6354,74 30,9 2 21 0,95 A A A c M h t f cm 379,39 9,53 22 2 0,95 1,05 A A A v c V h cm t f Chọn tiết diện sườn A: hA =69 cm lw = 64 cm. + Chiều cao đường hàn liên kết sườn ngăn A vào dầm đế [liên kết 2 bên] tại gối chỉ chịu V. wmin 379,39 0,269 2 12,6 0,95 592 A f fw c V h cm l Vậy chọn hf = 1 cm. Kiểm tra hai đường hàn góc liên kết sườn A vào bụng cột: 2 2 w w 2 2 0,7 1 59 W 812,23 6 6f f fh l cm3 wf w2 2 0,7 1 59 82,6f fA h l cm Ta có: 2 wmin 0,7 18 12,6 /fw f ff kN cm kiểm tra theo tiết diện 1. 2 w w wW A A td f c f f M V f A 2 2 2 26354,74 379,39 9,07 / 18 0,95 17,1 / 812,23 82,6 kN cm kN cm Vậy sườn A đủ khả năng chịu lực. - Sườn B của nhánh ngoài chịu tải trọng:
- 43. 9 0,5 24,5 9,626 /Bq kN cm + Momen: 2 2 9,626 24 693,072 . 8 8 B B B q l M kN cm + Lực cắt: 9,626 24 115,512 2 2 B B B q l V kN Chọn trước chiều dày sườn B: tB = 1 cm - Chiều cao cần thiết do điều kiện chịu uốn và do điều kiện chịu cắt: 6 6 742,32 14,94 1 21 0,95 B B B c M h t f cm 123,72 8,09 22 1 0,75 1,05 B B B v c V h cm t f Chọn tiết diện sườn B: hB = 25 cm lw = 24 cm. Chiều cao đường hàn liên kết sườn B vào dầm đế [hoặc sườn A]: w min 9,626 24 0,402 2 24 12,6 0,952 B B f fw c q l h l cm Sườn ngăn nhánh cầu trục: - Sườn ngăn A của nhánh cầu trục chịu tải trọng: 0,629 25 15,725 /Aq kN cm + Momen: 2 2 15,725 15 1769,06 . 2 2 A A A q l M kN cm + Lực cắt: 15,725 15 235,875A A AV q l kN Chọn trước chiều dày sườn: tA = 2 cm. - Chiều cao cần thiết do điều kiện chịu uốn và do điều kiện chịu cắt: 6 6 1769,06 16,75 2 21 0,95 A A A c M h t f cm Chọn tiết diện sườn giống bên nhánh mái. Nhận thấy 2 đường hàn liên kết sườn A vào bụng nhánh cầu trục chịu Q và M nhỏ hơn nhánh mái nên không cần tính toán kiểm tra. Tính các đường hàn ngang: Đường hàn liên kết dầm đế vào bản đế : hàn bản đế vào dầm đế bằng 2 đường hàn
- 44. chiều dài dầm đế: dd min 14,78 0,69 2 12,6 0,952 f fw c q h cm + Liên kết sườn ngăn A: min 11,325 0,47 2 12,6 0,952 A f fw c q h cm + Liên kết sườn ngăn B: min 9,626 0,4 2 12,6 0,952 B f fw c q h cm Vậy chọn mọi đường hàn ngang liên kết với bản đế có cùng chiều cao hf = 1 cm. 2.3.4. Tính bu lông neo Bu lông neo được tính với tổ hợp nội lực gây lực kéo lớn nhất giữa bản đế và móng, tức là gây lực kéo lớn nhất trong nhánh cột. Muốn vậy N phải nhỏ nhất và M phải lớn nhất [thường lấy tổ hợp tĩnh tải và gió], tính bu lông neo nhánh ngoài. Theo quy phạm thì khi tính bu lông neo, hệ số vượt tải của tải trọng tính là 0,9; không phải là 1,1. Lấy tổ hợp [ TT + GT] : M = 39,18 kN.m; Ntu = 628,83 kN; Mg = 588,24 kN.m Nội lực dùng để tính bu lông neo ở nhánh mái: 39,18 0,9 588,24 620,3 1,1 t b g t M M n M n kN.m 628,83 0,9 514,5 1,1 t b t N N n n kN Trong đó: + Mt, Nt : nội lực ở tiết diện chân cột do tĩnh tải gây ra. + Mg : momen do hoạt tải gió gây ra. + nt : hệ số vượt tải của tải trọng tĩnh. + nb : hệ số giảm tải dùng vơi nội lực của tải trọng tĩnh khi tính bu lông. - Lực kéo trong nhánh mái [lực kéo bu lông]: 1 620,3 100 77,49 514,5 152,62 145,21 145,21 bl yM N N kN C C - Diện tích cần thiết của bu lông neo ở nhánh mái: 1 blyc bn ba N A n f
- 45. fba : tra bảng 12 [TCVN 5575 – 2012] chọn fba = 190 Mpa, đường kính d [12 ÷ 32] mm và thép 09Mn2Si. + n1 : số lượng bu lông ở 1 phía, n1 = 2. 2152,62 4,01 2 19 yc bnA cm Chọn bu lông neo 30 có diện tích thu hép 2 5,6ch bnA cm . - Lực kéo trong nhánh cầu trục [lực kéo bu lông]: 1 620,3 100 66,72 514,5 190,78 145,21 145,21 bl yM N N kN C C - Diện tích cần thiết của bu lông neo ở nhánh mái: fba : tra bảng 12 [TCVN 5575 – 2012] chọn fba = 185 Mpa, đường kính d [33 ÷ 60] mm và thép 09Mn2Si. 1 blyc bn ba N A n f 2190,78 5,15 2 18,5 yc bnA cm Chọn bu lông neo 36 có diện tích thu hép 2 8,16ch bnA cm . 2.3.5. Tính sườn bu lông neo: - Chọn bản đỡ bu lông neo: Coi như dầm đơn giản với nhịp bằng khoảng cách 2 sườn đỡ bu lông, chọn sườn đỡ bu lông có kích thước: 200x20 mm. - Tính chiều cao sườn đỡ bu lông neo: Chọn chiều dày bản sườn t = 10 mm. Sườn dọc vừa chịu momen uốn vừa chịu lực cắt. Tính sườn ở nhánh cầu trục sau đó lấy chung cho nhánh mái. 190,78 47,7 4 4 blN V kN . 47,7 8,6 410,22 .M q l kN cm Chọn chiều cao sườn đỡ bu lông là 25 cm.ls= 24 cm. Kiểm tra đường hàn liên kết sườn dọc vào bản đế:
- 46. 0,7 1 67,2 6 6 s f f s l t cm 2 2 3 w 24 W 1 1 96 6 6 s s s s l t cm 2 w 0,7 1 24 16,8f f s sA t l cm 2 ws 1 1 24 24s s sA t l cm 2 2 wtd f wf wf M V f c W A 2 2 2 2410,22 47,7 18 0,95 6,73 / 17,1 / 67,2 16,8 kN cm kN cm 2 2 wtd f ws ws M V f c W A 2 2 2 2410,22 47,7 18 0,95 4,71 / 17,1 / 96 24 kN cm kN cm Kiểm tra bền cho sườn: 2 2 2 6 6 410,22 3,93 / 21 0,95 19,95 / 1 25 c s M kN cm f kN cm t l 2 23 3 47,7 2,86 / 21 0,95 19,95 / 2 2 1 25 c s Q kN cm f kN cm t l Vậy sườn đỡ bu lông đủ khả năng chịu lực. 90 20250 110 90110 370370 275275150150 60030 550 9012512012590 600 250
- 47. THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO 1. SƠ ĐỒ CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DÀN VÌ KÈO Dàn hình thàn có độ dốc cánh trên là 1/10. Chiều cao đầu dàn là H0 = 2,2 m.Nhịp của dàn là khoảng cách 2 trục định vị 30 m. Nhịp tính toán thực tế của dàn là khoảng cách giữa 2 trọng tâm truyền phản lực gối tựa. Do dàn liên kết cứng với cột, gối tựa của dàn đặt ở mép trong của cột trên nên nhịp tính toán thực tế của dàn là: L0 = L – 2e = 36 – 2[0,5 – 0,25] = 35,5 m Sơ đồ dàn vì kèo có dạng:
- 48. TRỌNG VÀ NỘI LỰC CỦA DÀN VÌ KÈO 2.1. Tải trọng tác dụng lên dàn vì kèo Tải trọng tác dụng lên dàn thường là những lực tập trung ở nút dàn, gồm có: 2.1.1. Tải trọng thường xuyên [tĩnh tải] Bao gồm trọng lượng các lớp mái và trọng lượng các kết cấu mái. 2 5,448 0,4268 5,8748 /tt m m dg g g kN m mái - Tải nút đầu dàn: 1 3 6 5,8748 52,87 2 2 tt m dB G g kN - Tải nút trung gian: 2 3 6 5,8748 105,75tt mG dBg kN Trong đó: + B: bước cột. + d: khỏang cách giữa các mắc dàn theo phương nằm ngang. - Phản lực đầu dàn: 1 22 11 2 52,87 11 105,75 1268,99gA gBR R G G kN 2.1.2. Hoạt tải sữa chữa mái Hoạt tải sữa chữa mái có thể ở trên nữa trái, nữa phải hoặc trên cả dàn. Theo TCVN 2737 – 1995 trên diện tích mặt bắng mái có hoạt tải tiêu chuẩn: 0 2 2 2 75 / 0,75 / 0,75 1,3 6 5,85 /tt p daN m kN m p kN m - Nút đầu dàn: 1 5,85 3 8,775 / 2 2 tt p d P kN m - Nút trung gian: 2 3 5,85 17,55 /tt P dp kN m Tải gió: - Vùng gió II, dạng địa hình B có W0 = 0,95 kN/m2, với = 5,71; tỉ số 16,65 0,4265 36 H L ce1 = - 0,4979; ce2 = - 0,4 [TCVN 2737 – 1995]. - Tại đỉnh mái H = 18,45 k = 1,1145, hệ số vượt tải n = 1,2. 300030003000300030003000300030003000300030003000 36000
- 49. eic kBa Trong đó: + B: bước cột. + a: khoảng cách các nút dàn cánh trên. + 1W 0,5 1,2 0,95 0,4979 1,1145 6 3 5,69 kN + 2 1W 2 2 5,69 11,38W kN + 3W 0,5 1,2 0,95 0,4 1,1145 6 3 4,57 kN + 4 3W 2 2 4,57 9,14W kN Nhận thấy tải gió bốc lớn nhất là Wmax = -11,38 kN nhỏ hơn tải thường xuyên Gmin = 52,87 kN. Nên bỏ qua tải gió khi tính toán. 2.1.3. Momen đầu dàn Khi dàn liên kết cứng với cột, ngoài các tải trọng đặt trực tiếp lên dàn, dàn còn chịu momen ở 2 đầu. Momen này chính bằng momen của phần cột trên tại tiết diện IV-IV, ứng với mỗi loại tải trọng lại có những cặp momen đầu dàn khác nhau. Cách làm đầy đủ nhất là tính với từng loại tải trọng, sau đó theo nguyên tắc tổ hợp tải trọng mà tìm nội lực tính toán của các thanh dàn. Để giảm bớt khối lượng tính toán ta tiến hành tổ hợp trước các cặp momen đầu dàn thành một số cặp và chỉ tính dàn với những cặp đó. - Thường chọn những cặp momen đầu dàn sau: max ,tr ph tuM M ; min ,tr ph tuM M - Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp momen sau [tổ hợp 1,2,4,6,8]: min 953,138 . 614,74 . tr ph tu M kN m M kN m Nhận xét tại tiết diện IV-IV không tồn tại cặp momen max ,tr ph tuM M nên ta chỉ tính với cặp min ,tr ph tuM M . 2.2. Xác định nội lực tính toán của hệ dàn 2.2.1. Tính toán nội lực: TH1: tĩnh tải toàn dàn. TH2: hoạt tải toàn dàn. TH3: hoạt tải nữa dàn trái.
- 50. tải nữa dàn phải. TH5: Mmin đặt phía trai; Mtu đặt phía phải. TH6: Mmin đặt phía phải; Mtu đặt phía trái. - Các trường hợp chất tải: Tĩnh tải toàn dàn Hoạt tải toàn dàn Hoạt tải nữa dàn trái Hoạt tải nữa dàn phải Mmin đặt phía trái 105,75 105,75 105,75 105,75 105,75 105,75 105,75 105,75 105,75 105,75 52,87 52,87 105,7517,55 17,55 17,55 17,55 17,55 17,55 17,55 17,55 17,55 17,55 17,55 8,775 8,7758,775 8,775 17,55 17,55 17,55 17,55 17,55 8,775 8,775 17,55 17,55 17,55 17,55 17,55 443,24 279,43 443,24 279,43
- 51. phía phải Nội lực tính toán trong biểu đồ bao Áp dụng phần mềm sap2000 giải tìm nội lực dàn 2.2.2. Tổ hợp nội lực dàn: - Với mỗi thanh dàn, tìm ra trị số nội lực kéo và nén lớn nhất bằng cách cộng những trị số có dấu thích hợp của mỗi dòng. - Coi momen đầu dàn có thể hoặc không thể xuất hiện do đó chỉ kể đến 1 số thanh làm tăng nội lực không kể đến thanh làm giảm nội lực. - Tải thường xuyên phải luôn kể đến. tải trọng tạm thời và momen đầu dàn với hệ số tổ hợp là 1. - Nội lực các thanh dàn phân nhỏ sẽ cộng thêm vào nội lực các thanh nếu cùng dấu khác dấu thì không cộng vào. BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC THANH DÀN Loại thanh Ký hiệu Do tải trọng tĩnh Do hoạt tải Momen đầu dàn Nội lực tính toán Trái Phải Toàn nhịp Mtr-max Mph-tu Mtr-tu Mph-min Kéo Nén CÁNHTHƯỢNG T1 - - - - 435,401 280,824 435,401 T2 -1138,644 -132,281 -56,692 -188,974 321,858 240,889 -1327,62 T3 -1138,644 -132,281 -56,692 -188,974 321,858 240,889 -1327,63 T4 -1500,387 -155,625 -93,375 -249 248,39 215,05 -1749,39 T5 -1500,387 -155,625 -93,375 -249 248,39 215,05 -1749,39 T6 -1434,745 -119,053 -119,053 -238,107 196,962 196,962 -1672,85 CÁNH HẠ H1 697,95 84,24 31,59 115,836 -369,972 -257,178 813,786 H2 1381,573 152,855 76,427 229,282 -280,172 -225,594 1610,855 H3 1500,507 142,297 106,723 249,02 -219,496 -204,254 1749,527 T H A N H Đ Ứ N G D1 -52,87 -8,775 - -8,775 43,324 27,943 -61,645 443,24 443,24 279,43 279,43
- 52. -17,55 - -17,55 - - -123,3 D3 -158,61 -26,33 - -26,33 - - -184,94 D4 179,775 14,918 14,918 29,835 -39,197 -39,197 209,61 THANHXIÊN X1 -908,496 -109,656 -41,121 -150,777 -82,357 -28,966 -1059,27 X2 566,355 61,681 32,309 93,991 64,709 22,759 725,055 X3 -357,39 -30,528 -28,784 -59,312 -57,647 -20,275 -474,349 X4 160,145 2,873 23,704 26,577 47,474 16,697 234,196 X5 -12,013 19,936 -21,929 -1,994 -43,92 -15,447 -77,862 X6 -115,722 -37,845 18,64 -19,205 37,332 13,13 -153,567 3. Chọn tiết diệnthanh dàn - Chiều dài tính được xác định theo hình vẽ: Sơ đồ nội lực và kích thước các thanh dàn - Chiều dài tính toán thanh dàn xác định theo mục 7.5.1 [bảng 17] TCVN 5575. - Chọn chiều dày bản mắt phụ thuộc vào nội lực lớn nhất của hệ thanh bụng có Nmax =1059,27 tra bảng 5.1 sách kết cấu thép cấu kiện cơ bản chọn tbm = 16 mm. 3.1. Chọn tiết diện dàn hợp lý Với dàn thường tiết diện thanh thường chọn 2 thép góc ghép lại đủ khả năng chịu lực Tấm lợp panen nên dùng thanh thép góc không đều cạnh theo phương cạnh ngắn 3.2. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn - Thanh dàn nhỏ nhất là L50x5. - Trong 1 dàn L ≤ 36 m nên chọn không quá 6 ÷ 8 loại thép. - L ≤ 36 m thanh cánh không nên chọn qua 2 tiết diện. 3.2.1. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh cánh trên : Nội lực lớn nhất trong thánh cánh trên T4 = T5 = - 1749,39 kN. Tính và chọn tiết diện lấy cho các thanh có nội lực nhỏ hơn T1, T2, T3, T6. - Chiều dài trong mặt phẳng : lx = l = 301,5 cm. - Chiều dài ngoài mặt phẳng : ly = 0,5l = 150,75 cm. Thanh cánh T1 chịu nén : 1749,527 813,7861610,855 209,61-153,567 -77,862 -1672,855 234,196-474,39 -189,94 -123,3 725,05 -1059,27 -1749,39-1749,39 -1327,62-1327,62 435,401 -61,645 4763 4000 4763 3000 43144314 3400 2800 3905 3905 3015 3015 301530153015 2200 36000
- 53. đó: + : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và Với thanh cánh giả thiết 60 80 , thanh bụng giả thiết 100 120 .Gả thiết 80 0,772 21749,39 60,73 2 0,722 21 0,95 cm Tra bảng thép góc không đều cạnh theo phương cạnh ngắn chọn thép 2L200x150x20 có các đặc trưng hình học: At = 66,2 cm2 ;Ix = 1252 cm4; Iy = 2602 cm4; ix = 4,35 cm; iy = 6,27 cm; Cx = 3,92 cm; Cy = 6,41 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 2 4 2 0,5 2 2602 6,41 0,5 1,6 66,2 12086,69Y y Y bm tI I C t A cm 12086,69 9,55 2 2 66,2 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 301,5 69,31 4,35 x X x l i 150,75 15,79 9,55 y Y y l i max max ; 69,31x y tra bảng D8 min 0,778 210 60 với min 1749,39 0,85 2 2 0,778 66,2 21 0,95t c N A f max159 69,31 200 16 200 2L200x150x20
- 54. lại : 2 c t N f A 2 21749,39 16,98 / 19,95 / 2 0,778 66,2 kN cm kN cm 3.2.2. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh cánh dưới : Nội lực lớn nhất trong thanh cánh dưới H3 = 1749,527 kN.Tính và chọn tiết diện lấy cho các thanh có nội lực nhỏ hơn H1, H2. - Chiều dài trong mặt phẳng : lx = l = 600 cm. - Chiều dài ngoài mặt phẳng : ly = l = 600 cm. Thanh cánh H1 chịu kéo : 2 yc t c N A f Trong đó: + : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và 21749,527 43,85 2 21 0,95 cm Tra bảng thép góc không đều cạnh theo phương cạnh dài chọn thép 2L200x100x16 có các đặc trưng hình học: At = 45,7 cm2 Ix = 1861 cm4; Iy = 316 cm4; ix = 6,38 cm; iy = 2,63 cm; Cx = 7,2 cm; Cy = 2,26 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 2 4 2 0,5 2 316 2,26 0,5 1,6 45,7 1487,83Y y Y bm tI I C t A cm 1487,83 4,03 2 2 45,7 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 600 94,04 6,38 x X x l i 200 16 200 2L200x100x16
- 55. max max ; 148,88x y 400 Kiểm tra lại : 2 c t N f A 2 21749,527 19,14 / 19,95 / 2 45,7 kN cm kN cm 3.2.3. Chọn và kiểm tra tiết diện các thanh bụng đứng : Nội lực lớn nhất trong thanh bụng đứng D4 = 209,61 kN. - Chiều dài trong mặt phẳng : lx = 0,8 x l = 0,8 x 400 = 320 cm. - Chiều dài ngoài mặt phẳng : ly = 0,5 x l = 200 cm. Thanh cánh D4 chịu kéo : 2 yc t c N A f Trong đó: + : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và 2209,61 5,25 2 21 0,95 cm Tra bảng thép góc đều cạnh chọn thép 2L65x6 có các đặc trưng hình học: At = 7,53 cm2; Ix = Iy = 29,2 cm4 ; ix = iy = 1,97 cm; Cx = Cy = 1,8 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 2 4 2 0,5 2 29,2 1,8 0,5 1,6 7,53 324,06Y y Y bm tI I C t A cm 324,06 4,64 2 2 7,53 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 320 162,44 1,97 x X x l i 65 16 65 2L65x6
- 56. max max ; 162,44x y 400 Kiểm tra lại : 2 c t N f A 2 2209,61 13,92 / 19,95 / 2 7,53 kN cm kN cm Nội lực lớn nhất trong thanh bụng đứng D3 = -184,94 kN. Thanh cánh X3 chịu nén : 2 yc t c N A f Trong đó: + : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và Với thanh cánh giả thiết 60 80 , thanh bụng giả thiết 100 120 .Gả thiết 120 0,464 2184,94 9,99 2 0,464 21 0,95 cm Tra bảng thép góc đều cạnh chọn thép 2L75x8 có các đặc trưng hình học: At = 11,4 cm2; Ix = Iy = 59,1 cm4 ; ix = iy = 2,27 cm; Cx = Cy = 2,14 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 2 4 2 0,5 2 59,1 2,14 0,5 1,6 11,4 315,274Y y Y bm tI I C t A cm 315,274 3,71 2 2 11,4 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 272 119,8 2,27 x X x l i 75 16 75 2L75x8
- 57. max max ; 119,87x y tra bảng D8 min 0,465 . 210 60 với min 184,94 0,874 2 2 0,5 11,4 21 0,95t c N A f max157,56 119,8 Kiểm tra lại : 2 c t N f A 2 2184,94 17,44 / 19,95 / 2 0,465 11,4 kN cm kN cm 3.2.4. Chọn và kiểm tra tiết diện các thanh bụng xiên : Nội lực lớn nhất trong thanh bụng xiên X1 = -1059,27 kN. - Chiều dài trong mặt phẳng : lx = l = 390,5 cm. - Chiều dài ngoài mặt phẳng : ly = 0,5 x 390,5 = 195,25 cm. Thanh cánh X1 chịu nén : 2 yc t c N A f Trong đó: + : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và Với thanh cánh giả thiết 60 80 , thanh bụng giả thiết 100 120 .Gả thiết 120 0,464 21059,27 60,73 2 0,464 21 0,95 cm Tra bảng thép góc đều cạnh chọn thép 2L200x16 có các đặc trưng hình học: At = 61,8 cm2; Ix = Iy = 2340 cm4; ix = iy = 6,16 cm; Cx = Cy = 5,52 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 200 16 200 2L200x16
- 58. 2 4 2 0,5 2 2340 5,52 0,5 1,6 61,8 9616,88Y y Y bm tI I C t A cm 9616,88 8,82 2 2 61,8 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 390,5 63,39 6,16 x X x l i 195,25 22,14 8,82 y Y y l i max max ; 63,39x y tra bảng D8 min 0,806 210 60 với min 1059,27 0,533 2 2 0,806 61,8 21 0,95t c N A f max161,64 63,39 Kiểm tra lại : 2 c t N f A 2 21059,27 16,08 / 19,95 / 2 0,533 61,8 kN cm kN cm Nội lực lớn nhất trong thanh bụng xiên X2 = 725,05 kN. - Chiều dài trong mặt phẳng : lx = 0,8 x l = 0,8 x 390,5 = 312,4 cm. - Chiều dài ngoài mặt phẳng : ly = 0,5 x 390,5 = 195,25 cm. Thanh cánh X2 chịu kéo : 2 yc t c N A f Trong đó: + : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và 2725,05 20,4 2 21 0,95 cm Tra bảng thép góc không đều cạnh theo phương cạnh ngắn chọn thép 2L125x12 có các đặc trưng hình học:
- 59. 28,7 cm2 ; Ix = Iy = 418 cm4; ix = iy = 3,81 cm; Cx = Cy = 3,52 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 2 4 2 0,5 2 418 3,52 0,5 1,6 28,7 1083,968Y y Y bm tI I C t A cm 1083,968 4,35 2 2 28,7 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 312,4 81,99 3,81 x X x l i 195,25 44,89 4,35 y Y y l i max max ; 81,99x y 400 Kiểm tra lại : 2 c t N f A 2 2725,05 12,63 / 19,95 / 2 28,7 kN cm kN cm Nội lực lớn nhất trong thanh bụng xiên X3 = -474,39 kN. - Chiều dài trong mặt phẳng : lx = 0,8 x l = 0,8 x 431,4 = 345,12 cm. - Chiều dài ngoài mặt phẳng : ly = 0,5 x 431,4 = 215,7 cm. Thanh cánh X3 chịu nén : 2 yc t c N A f Trong đó: + : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và Với thanh cánh giả thiết 60 80 , thanh bụng giả thiết 100 120 .Gả thiết 120 0,464 2474,39 25,02 2 0,464 21 0,95 cm 125 16 125 2L125x12
- 60. thép góc không đều cạnh theo phương cạnh ngắn chọn thép 2L125x12 có các đặc trưng hình học: At = 28,7 cm2 ; Ix = Iy = 418 cm4; ix = iy = 3,81 cm; Cx = Cy = 3,52 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 2 4 2 0,5 2 418 3,52 0,5 1,6 28,7 1083,968Y y Y bm tI I C t A cm 1083,968 4,35 2 2 28,7 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 345,12 90,58 3,81 x X x l i 215,7 49,59 4,35 y Y y l i max max ; 90,58x y tra bảng D8 min 0,652 210 60 với min 474,39 0,648 2 2 0,652 28,7 21 0,95t c N A f max171,12 90,58 Kiểm tra lại : 2 c t N f A 2 2474,39 12,68 / 19,95 / 2 0,652 28,7 kN cm kN cm Nội lực lớn nhất trong thanh bụng xiên X4 = 234,196 kN. - Chiều dài trong mặt phẳng : lx = 0,8 x l = 0,8 x 431,4 = 345,12 cm. - Chiều dài ngoài mặt phẳng : ly = 0,5 x 431,4 = 2,157 cm. Thanh cánh X4 chịu kéo : 2 yc t c N A f 125 16 125 2L125x12
- 61. : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và 2234,196 5,87 2 21 0,95 cm Tra bảng thép góc không đều cạnh theo phương cạnh ngắn chọn thép 2L65x6 có các đặc trưng hình học: At = 7,53 cm2 ; Ix = Iy = 29,2 cm4; ix = iy = 1,97 cm; Cx = Cy = 1,8 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 2 4 2 0,5 2 29,2 1,8 0,5 1,6 7,53 160,2Y y Y bm tI I C t A cm 160,2 3,26 2 2 7,53 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 345,12 175,19 1,97 x X x l i 215,7 66,17 3,26 y Y y l i max max ; 175,19x y 400 Kiểm tra lại : 2 c t N f A 2 2234,196 15,55 / 19,95 / 2 7,53 kN cm kN cm Nội lực lớn nhất trong thanh bụng xiên X5 = -77,862kN. - Chiều dài trong mặt phẳng : lx = 0,8 x l = 0,8 x 476,3 = 381,04 cm. - Chiều dài ngoài mặt phẳng : ly = 0,5 x 476,3 = 238,15 cm. Thanh cánh X5 chịu nén : 65 16 65 2L65x6
- 62. đó: + : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và Với thanh cánh giả thiết 60 80 , thanh bụng giả thiết 100 120 .Gả thiết 120 0,464 277,862 4,2 2 0,464 21 0,95 cm Tra bảng thép góc không đều cạnh theo phương cạnh ngắn chọn thép 2L75x8 có các đặc trưng hình học: At = 11,4 cm2 ; Ix = Iy = 59,1 cm4; ix = iy = 2,27cm; Cx = Cy = 2,14 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 2 4 2 0,5 2 59,1 2,14 0,5 1,6 11,4 315,274Y y Y bm tI I C t A cm 315,274 3,72 2 2 11,4 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 381,04 167,86 2,27 x X x l i 215,7 57,98 3,72 y Y y l i max max ; 167,86x y tra bảng D8 min 0,255 210 60 với min 77,862 0,67 2 2 0,255 11,4 21 0,95t c N A f max169,8 167,86 Kiểm tra lại : 2 c t N f A 75 16 75 2L75x8
- 63. / 19,95 / 2 0,255 11,4 kN cm kN cm Nội lực lớn nhất trong thanh bụng xiên X6 = -153,567 kN. - Chiều dài trong mặt phẳng : lx = 0,8 x l = 0,8 x 476,3 = 381,04 cm. - Chiều dài ngoài mặt phẳng : ly = 0,5 x 476,3 = 238,15 cm. Thanh cánh X6 chịu nén : 2 yc t c N A f Trong đó: + : tra bảng D8 TCVN 5575 phụ thuộc f và Với thanh cánh giả thiết 60 80 , thanh bụng giả thiết 100 120 .Gả thiết 120 0,464 2153,567 8,29 2 0,464 21 0,95 cm Tra bảng thép góc không đều cạnh theo phương cạnh ngắn chọn thép 2L75x8 có các đặc trưng hình học: At = 13,9 cm2 ; Ix = Iy = 104 cm4; ix = iy = 2,74cm; Cx = Cy = 2,5 cm. Xác định lại đặc trưng hình học của tiết diện: 2 4 2 0,5 2 104 2,5 0,5 1,6 13,9 305,542Y y Y bm tI I C t A cm 305,542 3,32 2 2 13,9 Y Y t I i cm A Tính và kiểm tra độ mãnh: 381,04 139,06 2,74 x X x l i 238,15 71,73 3,32 y Y y l i 75 16 75 2L75x8
- 64. max max ; 139,06x y tra bảng D8 min 0,366 210 60 với min 153,567 0,76 2 2 0,366 13,9 21 0,95t c N A f max164,4 139,06 Kiểm tra lại : 2 c t N f A 2 2153,567 15,09 / 19,95 / 2 0,366 13,9 kN cm kN cm Bảng chọn tiết diện thanh dàn
- 65. tạo và tính toán mắt dàn Sơ đồ kí hiệu các nút và thanh dàn Trục các thanh dàn được đồng quy tại tim nút dàn, tim nút nằm trên trục của thanh cánh Các đường hàn liên kết thanh dàn với bản mắt bằng các đường hàn góc chiều cao mỗi đường hàn hf ≥ 6 mm, lw = 50 mm, khoảng cách đầu thanh bụng với thanh cánh 6 20 50 ; 80 bmt mm mm mm - Bản mắt nên chọn hình dáng đơn giản chữ nhật, hình thang, đa giác lồi,tam giác. Góc hợp bởi bản mã và trục thanh bụng ≥ 150 đảm bảo tryền lực tốt vào trục A B X2 T1 T2 D2 X3 H2 X4 X5 D1 T3 T4 T5 T6 D4 X6 H3H1 C D E F G H MKI D3 X1
- 66. bản mã. - Khe hở giữa hai thanh cánh khi nối lấy bằng 50 mm. 4.1. Nút dưới đầu dàn[nút A] Nút dưới là nút chính truyền phản lực vào gối tựa của dàn là RA và H do momen đầu dàn gây ra. 35,25 5,85 36 739,8 2 2 tt tt A g p l R kN min 2 0 953,138 433,24 2,2 M H kN H - Cấu tạo nút A gồm: + Bản mắt để liên kết các thanh dàn. + Sườn gối 2, bu lông liên kết sườn gối vào cột + Gối đỡ 3 + Các bu lông liên kết sườn gối 2 vào cột. Sườn gối hai liên kết hàn vuông góc vào bản mắt 1 và tì trực tiếp lên gối đỡ 3. Có thể dùng 2 đường hàn ở 2 bên và cả đường hàn mép dưới gối đỡ. Sơ đồ cấu tạo: - Liên kết thanh xiên và thanh cánh dưới vào bản mắt 1 được tính với nội lực tính toán của nó. tmin =min [tbản mắt ; tthép góc] = min [1,6 ; 1,6 ] = 1,6 cm Chọn chiều cao đường hàn sóng bằng chiều cao đường hàn mép: min min 0,6 1,2 1,2 1,6 1,92 f f h cm h t cm chọn hf1 = hf2 = 1 cm. - Đường hàn liên kết thanh cánh dưới vào bản mắt NH1 = 813,786 kN. + Chiều dài đường hàn sống: A H1 D1 X1 N=1059,27kN [2L200x16] N= 813,786kN [2L200X100X16]
- 67. w min 813,786 0,6 1 1 21,39 2 2 1 12,6 0,95f c N k l cm h f chọn 22 cm + Chiều dài đường hàn mép: w2 2 w min 1 813,786 0,4 1 1 14,59 2 2 1 12,6 0,95f c N k l cm h f chọn 15 cm Kiểm tra : w min 4 4 4 1 4 22 ; 15 5 5 1,6 8 85 85 0,7 1 59,5 f f f cm h cm l cm cm t cm h cm [thỏa điều kiện] Trong đó: k là giá trị phụ thuộc loại thép góc liên kết : + Hàn thép góc đều cạnh k = 0,7. + Hàn thép góc không đều cạnh theo phương cạnh dài k = 0,6. + Hàn thép góc không đều cạnh theo phương cạnh ngắn k = 0,75. - Đường hàn liên kết thanh xiên X1 vào bản mắt NX1 = 1059,27 kN. + Chiều dài đường hàn sống: w1 1 w min 1059,27 0,7 1 1 31,97 2 2 1 12,6 0,95f c N k l cm h f chọn 32 cm + Chiều dài đường hàn mép: w2 2 w min 1 1059,27 0,3 1 1 14,27 2 2 1 12,6 0,95f c N k l cm h f chọn 15 cm Kiểm tra : w min 4 4 4 1 4 32 ; 15 5 5 1,6 8 85 85 0,7 1 59,5 f f f cm h cm l cm cm t cm h cm [thỏa điều kiện] - Bề dày của sườn gối 2 xác định theo công thức: 2 2 A sg sg c c R t b f và 20st mm bsg2 : bề rộng sườn gối, chọn trước bs = 27 cm. 2 739,8 0,8 34 27 0,95 1,05 sgt chọn tsg2 = 2 cm.
- 68. H2 xô ngang ở đầu dàn. Do vậy ts phải thỏa điều kiện: 1 23 0,5s b H t l f Trong đó: + b1 : khoảng cách 2 hàng bu lông đứng. Chọn trước b1 = 150 mm. + l: chiều dài sườn gối. Chọn l = 660 mm. 1 23 3 15 433,24 0,5 0,5 1,88 66 21 s b H t cm l f [thỏa] - Kiểm tra tiết diện sườn gối 2 theo điều kiện ổn định cục bộ: 3 27 21 10 0,44 13,5 0,44 13,91 2 21 s s b E cm cm t f [thỏa] - Tính đường hàn liên kết bản mắt 1 vào sườn gối 2, đường hàn chịu RA =739,8 Hmax = H2 = 433,24 kN và momen lệch tâm Me = Hmaxe . Với e là khoảng cách từ lực H đến giữa chiều dài đường hàn e = 14,5 cm. - Chiều cao đường hàn xác định theo công thức: lw = 66 – 2 – 1 = 63 cm. 2 2 max w min 1 6 1 2 63 f A c w e h H R l f [ 0,8c ] 2 21 6 14,5 433,24 1 739,8 0,68 2 0,8 63 12,6 63 cm chọn hf = 1 cm. - Tính bu lông liên kết sườn gối 2 vào cột: tính với lực H2 làm tách sườn gối 2 ra khỏi cột. - Chọn trước 8 bu lông bố trí như trên hình vẽ. Lực kéo trong bu lông xa tâm quay nhất: 2 max max 2 2 2 2 433,24 37,5 45 116,05 2 15 30 45 bl i H z y N kN m y - Khả năng chịu kéo của 1 bu lông: 2 4 o bn tb tbtb d N A f f - Với điều kiện: maxbl tb N N 2 116,05 21 5,53bn bnA A cm
- 69. d = 30 cm có Abn = 5,6 cm2. Tra bảng B.4 TCVN – 5575. Tìm đường kính bu lông: Trong đó: + z,y: là khoảng cách trên hình. ymax = y1, m = 2 [số bu lông] trên 1 hàng] + n: số lượng bu lông liên kết. + d0: đường kính bu lông đã giảm yếu do ren. + ftb: cường độ chịu kéo của bu lông cấp độ bền 5.6 tra bảng 10 TCVN: 5575 – 2012. - Khoảng cách bu lông ngoài đến mép trên, dưới sườn gối ≥ 2d1 ; d1 là đường kính khoan lỗ lấy lớn hơn đường kính bu lông 2 ÷ 3 mm. - Tính đường hàn liên kết gối đỡ 3 vào cột và tiết diện gối đỡ 3: các đường hàn liên kết gối 3 vào cột chịu 1,5 RA. Có thể dùng 2 đường hàn ở 2 bên w w min 1,5 1,5 739,8 110,09 1 12,6 0,8 A f c R l h f Chọn trước hf = 1 cm, sau đó tính chiều dài mỗi đường hàn +1 cm. w 110,09 29 1 28,03 3 l chọn lw = 29 cm. Bề rộng gối đỡ bg > bs Bề dày gối đỡ tg : lớn hơn bề dày sườn gối đặt lọt vào trong mặt gối đỡ. Mép ngoài sườn gối cách mép ngoài gối đỡ tối thiểu [5 ÷ 10] mm. 200 16 200 200 145 660x20 375 660 15015015010090 300x30 30 20 500 GOÁI ÑÔ?3 SÖÔØN GOÁI 2 BAÛN MAÉT tbm = 16 NUÙT DÖÔÙI ÑAÀU DAØNTL:1/10 2L200x100x16 300x10 300x10 300x10 400 300 10016100 200 150x10 220x10 10x320 10x150 BULOÂNG 30