26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
Đồ Án Kết Cấu Thép 2 (Kèm Bản Vẽ Autocad Full)
1. Đồ án kết cấu thép 2
- 1
I. SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Số liệu thiết kế
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp có cầu trục. Các số liệu thiết
kế:
• Nhịp khung: L = 24 m.
• Bước khung: B = 7.5 m; toàn bộ nhà dài 15B = 112.5 m.
• Sức trục: Q = 8 tấn; Số cầu trục làm việc trong xưởng là 2 chiếc, chế độ làm việc
trung bình.
• Cao trình đỉnh ray: H1 = 9 m.
• Vùng gió: IIIB
• Dạng địa hình xây dựng công trình: B
• Chiều cao dầm cầu trục: hdct = 0.75 m; Chiều cao ray: hr = 0,15 m.
• Nhịp cửa trời: Lct = 4 m
• Chiều cao cửa trời: Hct = 2 m
• Mái lợp tôn múi dày 0,51mm
• Vật liệu: Thép CCT34, hàn tự động, que hàn N42 (d = 3÷5mm) hoặc tương đương.
• Bê tông móng cấp độ bền B15.
• Kết cấu bao che: Tường xây gạch cao 1,5 m ở phía dưới, thưng tôn ở phía trên.
2. Nhiệm vụ thiết kế
2.1 Thuyết minh tính toán
• Thành lập sơ đồ kết cấu: Xác định kích thước khung ngang, lập mặt bằng lưới cột,
bố trí hệ giằng mái, hệ giằng cột.
• Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang: tải trọng mái, tải trọng cầu trục, tải
trọng gió.
• Thiết kế xà gồ (2 phương án: tiết diện cán nóng và tiết diện dập nguội).
• Tính nội lực khung ngang. Vẽ biểu đồ nội lực M, N, V cho từng trường hợp tải
trọng. Lập bảng thống kê nội lực, bảng tổ hợp nội lực cho các tiết diện đặc trưng
của cột và xà mái.
• Thiết kế khung ngang gồm cột và xà. Tính các chi tiết: Chân cột, vai cột, liên kết xà
với cột, mối nối xà.
• Thiết kế dầm cầu trục, cột sườn tường.
2.2. Bản vẽ thể hiện
01 bản vẽ khổ A1 gồm:
• Sơ đồ khung ngang.
• Hệ giằng mái, giằng cột.
2. Đồ án kết cấu thép 2
- 2
• Cột khung, các mặt cắt và chi tiết của thân cột.
• Xà, các mặt cắt và chi tiết của xà.
• Bảng thống kê vật liệu, ghi chú và chỉ dẫn cần thiết.
II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
1. Sơ đồ kết cấu khung ngang
Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I. Cột có tiết diện không đổi liên kết
ngàm với móng, liên kết cứng với xà. Theo yêu cầu kiến trúc và thoát nước, chọn xà
ngang có độ dốc với góc dốc α = 100
(tương đương i = 17 %). Do tính chất làm việc của
khung ngang chịu tải trọng bản thân và tải trọng gió là chủ yếu, nên thông thường nội lực
trong xà ngang ở vị trí nách khung thường lớn hơn nhiều nội lực tại vị trí giữa nhịp. Cấu
tạo xà ngang có tiết diện thay đổi, khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột một đoạn (0,35 ÷
0,4) chiều dài nửa xà. Tiết diện còn lại lấy không đổi.
Cửa trời chạy dọc chiều dài nhà, mang tính chất thông gió, sơ bộ chọn chiều cao cửa
trời là 2m và chiều rộng cửa trời là 4m.
Hình 1.1. Sơ đồ khung ngang
1.1. Kích thước theo phương đứng
• Chiều cao cột dưới: d 1 dct r ch
H H (h h ) h
= − + +
Trong đó: H1 = 9 m là cao trình đỉnh ray
hdct = 0.75 m là chiều cao dầm cầu trục
3. Đồ án kết cấu thép 2
- 3
hr = 0.15 m là chiều cao ray
hch = 1 m là chiều sâu chôn chân cột
→Hd = 9 – (0.75 + 0.15) + 1 = 9.1 (m)
• Chiều cao cột trên: tr dct r 1
H (h h ) K 0.5
= + + + ;
Trong đó: + K1 = 0.9 m là khoảng cách từ đỉnh ray đến điểm cao nhất của xe con.
Giá trị này được tra trong catalo cầu trục (phụ thuộc vào sức trục Q = 8T và nhịp
cầu trục S= 22m);
+ 0.5m là khoảng cách an toàn từ điểm cao nhất của xe con đến xà
ngang.
→Htr= (0.75 + 0.15) + 0.9 + 0.5 = 2.3 (m)
• Chiều cao toàn cột: H = Hd + Htr = 9.1+ 2.3 = 11.4 (m)
1.2. Chọn sơ bộ kích thước theo phương ngang
Nhịp nhà (lấy theo trục định vị tại mép ngoài cột) là: L = 24m. Lấy gần đúng nhịp cầu
trục là: S = 22 m ( theo catalog bảng 4.2 với cầu trục 2 dầm kiểu ZLK tương ứng với sức
tải cẩu 8 tấn), khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép trong cột: Zmin = 160 mm.
a. Tiết diện cột
- Chiều cao tiết diện: ( )
1 1 1 1
h H 11.4 0.76 1.14 m
10 15 10 15
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
= ÷ = ÷ × = ÷
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
→Chọn h = 75 cm
- Bề rộng tiết diện cột: ( ) ( )
b 0.3 0.5 h 0.3 0.5 75 22.5 37.5cm
= = × = ÷
∼ ∼
và
1 1 1 1
b H 1140 38 57cm
20 30 20 30
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
= ÷ = ÷ × = ÷
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
→Chọn b = 30 cm
- Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng (1/70 ÷ 1/100)h. Để đảm bảo điều kiện
chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw > 6mm.
w
1 1 1 1
t h 75 0.75 1.07cm
70 100 70 100
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
= ÷ = ÷ × = ÷
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
→Chọn tw = 1.2 cm
- Chiều dày bản cánh tf chọn trong khoảng (1/28÷1/35)b.
f
1 1 1 1
t b 30 0.86 1.07cm
28 35 28 35
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
= ÷ = ÷ × = ÷
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
→Chọn tf = 2 cm
Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ ray cầu trục đến mép trong cột:
1
( 2. )
2
= − −
Z L h S
4. Đồ án kết cấu thép 2
- 4
Trong đó: L - là nhịp nhà ; h - là chiều cao tiết diện cột; S - là nhịp cầu trục
( ) min
1
Z 24 2 0.75 22 0.25m Z 0.16m
2
= − × − = > =
→Thỏa mãn điều kiện an toàn.
b. Tiết diện xà mái
- Chiều cao tiết diện nách khung: 1
1 1
h L 24 0.6m
40 40
≥ = × =
→Chọn h1 = 75 cm.
- Bề rộng tiết diện nách khung : b = (01/2 ÷ 1/5)h1 và b ≥ 180 mm, thường lấy bề rộng
cánh dầm bằng bề rộng cột.
1
1 1 1 1
b h 75 15 37.5cm
2 5 2 5
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
= ÷ = ÷ × = ÷
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
→Chọn b = 30 cm.
- Chiều cao tiết diện đoạn dầm không đổi h2 = (1,5 ÷ 2)b
h2 = (1.5÷ 2)x30 = 45 ÷ 60cm
→Chọn h2 = 45 cm
- Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng (1/70 ÷ 1/100) h. Để đảm bảo điều kiện
chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw > 6mm.
w
1 1 1 1
t h 75 0.75 1.07cm
70 100 70 100
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
= ÷ = ÷ × = ÷
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
→Chọn tw = 1 cm
- Chiều dày bản cánh tf ≥
1
b
30
f
1
t 30 1cm
30
→ ≥ × =
→Chọn tf = 1.6 cm
- Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn bằng (0.35 ÷ 0.4) chiều dài nửa
xà. Ltđ = (0.35÷ 0.4 )*12= 4.2÷ 4.8
→Chọn Ltđ = 4.5 m.
c. Tiết diện vai cột
Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung do áp lực
đứng của cầu trục và trọng lượng bản thân dầm cầu trục, trọng lượng ray, dầm hãm và
hoạt tải trên cầu trục) và nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép
cột). Sơ bộ chọn tiết diện dầm vai như sau:
Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục: λ = (L - S)/2 = (24 - 22)/2 = 1
+ Chiều dài vai (từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột):
Lv = λ – hc + 0.15= 1- 0.75 + 0.15 = 0.4 (m)
Khoảng cách từ trục ray cầu trục đến cạnh ngoài cùng vai cột lấy bằng 150mm.
5. Đồ án kết cấu thép 2
- 5
+ Chọn chiều cao dầm tại điểm đặt Dmax: h = 30 cm
+ Chiều góc nghiêng bản cánh dưới với phương ngang là 200
thì chiều cao tiết diện
dầm vai tại ngàm:
hdv= 30 + 25xtg200
= 39.1 (cm)
Chọn hdv = 42 (cm) (≥ Z= 25cm).
+ Bề rộng tiết diện vai cột: bf = 30 cm
+ Chiều dày bản bụng vai cột: tw = 0.8 cm
+ Chiều dày bản cánh vai cột: tf = 1.2 cm
d. Tiết diện cửa trời
+ Chiều cao tiết diện cột cửa trời: hc_ct = 20 cm
+ Bề rộng tiết diện cột: bc_ct = 10 cm
+ Chiều dày bản bụng: tw = 0.8 cm
+ Chiều dày bản cánh: tf = 1 cm
1.3. Hệ giằng
Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu không
gian, có các tác dụng:
- Bảo đảm sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho nhà;
- Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung
như gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất...xuống móng.
- Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng) cho các cấu kiện
chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột,...
- Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi công.
Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái và hệ giằng cột.
Hệ giằng cột:
Hệ giằng cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc,
chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột. Dọc theo chiều dài nhà,
hệ giằng cột bố trí giữa khối nhà và ở 2 đầu hồi nhà để truyền tải trọng gió một cách
nhanh chóng. Hệ giằng cột được bố trí theo 2 lớp. Hệ giằng cột trên được bố trí từ mặt
dầm hãm đến đỉnh cột, hệ giằng cột dưới được bố trí từ mặt nền đến mặt dầm vai. Theo
tiết diện cột, hệ giằng cột được đặt vào giữa bản bụng cột. Do sức trục Q<10T, chọn tiết
diện thanh giằng làm từ thanh thép tròn Φ25. Trên đỉnh cột bố trí thanh chống dọc nhà.
Chiều cao cột H =11.4m > 9m, do đó bố trí thêm thanh chống dọc nhà tại vị trí cao độ
+4.000m. Chọn tiết diện thanh chống dọc theo độ mảnh max 200
λ ≤ , chọn 2C20 (hình 1.2).
6. Đồ án kết cấu thép 2
- 6
Hình 1.2. Sơ đồ hệ giằng cột
Hệ giằng mái:
Hệ giằng mái được bố trí ở hai gian đầu nhà và ở chỗ có hệ giằng cột. Hệ giằng mái
bao gồm các thanh giằng xiên và thanh chống, trong đó yêu cầu cấu tạo thanh chống có
độ mảnh max 200
λ ≤ . Thanh giằng xiên làm từ thép tròn tiết diện Φ25, thanh chống chọn
2C20. Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch lên phía trên (để giữ ổn định cho
xà khi chịu tải bình thường – cánh trên của xà chịu nén). Khi khung chịu tải gió, cánh
dưới của xà chịu nén nên phải gia cường bằng các thanh giằng chống xiên (liên kết lên xà
gồ), cách 3 bước xà gồ lại bố trí một thanh chống xiên. Tiết diện thanh chống chọn L50x5,
điểm liên kết với xà gồ cách xà 800 mm. Ngoài ra bố trí thanh chống dọc nóc tiết diện
2C20 tạo điều kiện thuận lợi khi thi công lắp ghép.
Hình 1.3. Sơ đồ hệ giằng mái
7. Đồ án kết cấu thép 2
- 7
Hình 1.4. Chi tiết thanh chống xà gồ
2. Xác định tải trọng tác dụng lên khung
2.1. Tải trọng thường xuyên
- Tải trọng thường xuyên phân bố trên xà mái:
Tải trọng do mái tôn, hệ giằng, xà gồ, cửa mái: gtc
= 15 daN/m2
mặt bằng mái (phân bố
theo độ dốc mái).
Hệ số độ tin cậy của tải trọng thường xuyên ng = 1.1
qtc
= gtc
xB = 15x7.5 = 112.5 daN/m
qtt
= ngxgtc
xB = 1.1x15x7.5 = 123.75 daN/m
- Tải trọng kết cấu bao che:
gtc
= 12 daN/m2
qtt
= ngxgtc
xB = 1.1x12x7.5 = 99 daN/m
- Tải trọng bản thân của dầm cầu trục:
Gdct = 2
dct dct
.L
α = 30x7.52
= 1687.5 daN
Trong đó: dct
α = 30 hệ số trọng lượng bản thân.
- Tải trọng bản thân của dầm, dàn hãm: Gdh = 500 daN (lấy theo kinh nghiệm)
8. Đồ án kết cấu thép 2
- 8
Bảng 2.1. Tĩnh tải mái
STT Loại tải
Tải trọng
tiêu
chuẩn
Hệ số
vượt tải
Tải trọng
tính toán
Bước
khung
Tổng tải
trọng
(daN/m2
) (daN/m2
) (m) (daN/m)
1 Tôn lợp mái 8 1.1 8.8 7.5 66
2 Xà gồ 7 1.1 7.7 7.5 57.75
3 Tổng tải trọng phân bố trên chiều dài dầm khung 123.75
2.2. Hoạt tải sửa chữa mái
- Hệ số độ tin cậy của hoạt tải sửa chữa mái np = 1.3
- Theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động, TCVN 2737-1995, với mái tôn không sử dụng
ta có giá trị hoạt tải sửa chữa mái tiêu chuẩn là 30 daN/m2
mặt bằng nhà do đó hoạt tải
sửa chữa mái phân bố trên xà mái được xác định như sau:
ptc
= 30xB và ptt
= npx30xB
- Khi qui về tải trọng phân bố theo xà thì giá trị tải trọng được nhân với cosα:
p = 30xBxcosα = 30x7.5xcos(10) = 221.58 daN/m
ptt
= npx30xBx cosα = 1.3x30x7.5xcos(10)= 288.05 daN/m
Bảng 2.2. Hoạt tải sửa chữa mái
STT Loại tải
Tải trọng
t. chuẩn
Hệ số
vượt tải
Tải trọng
tính toán
Bước
khung
Tổng tải
trọng
(daN/m2
) (daN/m2
) (m) (daN/m)
1 Sửa chữa mái 30 1.3 39 7.5 295.5
2 Tổng tải trọng phân bố trên chiều dài dầm khung 288.05
2.3. Tải trọng gió
Áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737 -1995.
q = n . W0 . k . C . B (daN/m)
Trong đó: q: là áp lực gió phân bố trên mét dài khung.
W0: là áp lực gió tiêu chuẩn, gió ở vùng IIIB có W0 = 125 daN/m2
.
n = 1.2: là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió.
k: là hệ số phụ thuộc vào độ cao
C: là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu.
B: là bước khung.
9. Đồ án kết cấu thép 2
- 9
Hình 2.1. Mặt bằng khung chịu gió
a) Gió ngang nhà; b) Gió dọc nhà
a) Trường hợp gió thổi ngang nhà:
- Xác định hệ số khí động Ce:
Hình 2.2. Sơ đồ tra hệ số khí động Ce, trường hợp gió thổi ngang nhà
Kích thước chính của sơ đồ tính toán:
+ Nhịp: L0 = 24 m
+ Chiều cao: Hc = 11.436 m; hm1 = 1.757m; hm2 = 1.670 m; hm3 = 0.93 m
Tra theo sơ đồ 8 trong tiêu chuẩn TCVN 2737 -1995 phụ thuộc vào góc α, tỉ lệ ΣB/L
10. Đồ án kết cấu thép 2
- 10
(ΣB- chiều dài toàn nhà) và H/L được giá trị Ce:
Ce1 = - 0.548 ; Ce2 = - 0.424 ; Ce3 = - 0.5 ; Ce4 = - 0.472
- Xác định hệ số k:
Hệ số k phụ thuộc vào dạng địa hình và chiều cao công trình. Công trình ở khu vực
thuộc dạng địa hình B. Tra bảng 5 trong TCVN 2737 -1995 chiều cao cột 10,692 m, cao
trình đỉnh cột 9,692m lấy gần đúng hệ số k =1,081 đối với giá trị tải trọng gió phân bố trên
thân cột.
Bảng 2.3. Tải trọng gió theo phương ngang nhà
STT Loại tải
T.T tiêu
chuẩn
Hệ số
k
Hệ số
C
Hệ số
vượt tải
Bước
khung
Tổng tải
trọng
daN/m2
m daN/m
1 Cột đón gió 125.0 1.023 0.800 1.2 7.5 920.68
2 Mái đón gió 125.0 1.051 -0.472 1.2 7.5 -557.89
3 Cột cửa trời đón gió 125.0 1.078 0.700 1.2 7.5 848.77
4 Mái cửa trời đón gió 125.0 1.088 -0.548 1.2 7.5 -670.36
5 Mái cửa trời hút gió 125.0 1.088 -0.424 1.2 7.5 -518.77
6 Cột cửa trời hút gió 125.0 1.078 -0.600 1.2 7.5 -727.52
7 Mái hút gió 125.0 1.051 -0.500 1.2 7.5 -591.24
8 Cột hút gió 125.0 1.023 -0.500 1.2 7.5 -575.42
* Dấu âm nghĩa là tải trọng gió hướng ra ngoài khung.
b) Trường hợp gió thổi dọc nhà:
- Xác định hệ số khí động Ce:
Khi này, hệ số khí động trên hai mặt mái có giá trị bằng -0,7; hệ số khí động trên cột là
giá trị Ce3, phụ thuộc vào tỉ lệ L/ΣB (ΣB- chiều dài toàn nhà) và H/ΣB.
Công trình có: L/ΣB = 24/112.5 = 0.213 <1 và
H/ΣB = (11.436+1.757+1.670+0.93)/112.5 = 0.14 < 0,5
→Ce3 = -0.4, tức là gió có chiều hút ra ngoài cho cả hai cột khung và hai cột cửa mái.
11. Đồ án kết cấu thép 2
- 11
Hình 2.3. Sơ đồ tra hệ số khí động Ce, trường hợp gió thổi dọc nhà
Bảng 2.4. Tải trọng gió theo phương dọc nhà
STT Loại tải
T.T tiêu
chuẩn
Hệ
số k
Hệ số
C
Hệ số
vượt tải
Bước
khung
Tổng tải
trọng
daN/m2
m daN/m
1 Cột khung 125.0 1.023 -0.400 1.2 7.5 -460.34
2 Mái 125.0 1.051 -0.700 1.2 7.5 -827.73
3 Cột cửa mái 125.0 1.078 -0.400 1.2 7.5 -485.01
4 Cửa mái 125.0 1.088 -0.700 1.2 7.5 -856.74
* Dấu âm nghĩa là tải trọng gió hướng ra ngoài khung.
2.4. Hoạt tải cầu trục
a) Áp lực đứng:
- Thông số cầu trục: Cầu trục hai dầm kiểu ZLK; Sức trục: Q = 8 tấn; Nhịp cầu trục: S =
22m.
Tra trong catalog cầu trục có:
+ Bề rộng cầu trục: Bct = 3850 mm
+ Khoảng cách hai bánh xe: R = 3200 mm
+ Áp lực đứng tiêu chuẩn lớn nhất tại mỗi bánh xe: c
max
P = 5900 daN
+ Áp lực đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất tại mỗi bánh xe: c
min
P = 1860 daN
- Áp lực đứng lên vai cột:
12. Đồ án kết cấu thép 2
- 12
max c max i
D n.n .P . y
= ∑ ; min c min i
D n.n .P . y
= ∑
Trong đó: - n = 1.1: Hệ số độ tin cậy;
- nc= 0.85: Hệ số tổ hợp, khi có hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trung
bình.
- Σyi: Tổng tung độ các đường ảnh hưởng tại vị trí các bánh xe, lấy với tung
độ ở gối bằng 1.
y1 = 1; y2 = 0.573 ; y3 = 0.913 ; y4 = 0.487 Æ Σyi = 2.973
Bảng 2.5. Áp lực đứng của cầu trục lên vai cột
STT Loại tải Pc
Σyi n nc
Tổng
(daN)
1 Dmax 5900.0 2.973 1.1 0.85 16402.393
2 Dmin 1860.0 2.973 1.1 0.85 5170.924
Hình 2.4. Đường ảnh hưởng phản lực gối
b) Áp lực ngang( lực hãm ngang):
Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển
động, tại các bánh xe của cầu trục xuất hiện lực ngang tiêu chuẩn c
1
T , các lực này cũng di
động như lực thẳng đứng P và do đó sẽ gây lực ngang tập trung T cho cột. Cách tính giá
trị T cũng xếp bánh xe trên đ.a.h. Lực T truyền lên cột qua dầm hãm hoặc các chi tiết liên
kết dầm cầu trục với cột nên điểm đặt tại cao trình mặt dầm cầu trục (hoặc mặt dầm hãm),
có thể hướng vào hoặc hướng ra khỏi cột.
c xecon
1
o
0,05.(Q G )
T
n
+
= ;
Trong đó: Gxecon = 800 daN – trọng lượng xe con.
270
2
)
800
981
,
0
*
10000
.(
05
,
0
1 =
+
=
c
T daN;
13. Đồ án kết cấu thép 2
- 13
c
c 1 i
T n n T y
.
. . .
= ∑
Bảng 2.6. Lực hãm ngang
STT Loại tải Tc
1 Σyi n nc
Tổng
(daN)
1 T 216.2 2.973 1.1 0.85 601.05
3. Thiết kế xà gồ
3.1. Thiết kế xà gồ dùng thép cán nóng
- Dùng xà gồ bằng thép hình dạng tiết diện U14. Sơ đồ giằng xà gồ:
Hình 3.1. Xà gồ và sơ đồ giằng xà gồ
- Xà gồ loại U14 có đặc trưng hình học tiết diện
Loại hxg bxg Ix Iy Wx Wy G
tiết diện (mm) (mm) (cm4
) (cm4
) (cm3
) (cm3
) (daN/m)
U14a 140 60 545 57.5 77.8 13.3 13.3
a) Tải trọng tác dụng lên xà gồ do tĩnh tải, hoạt tải mái và tải trọng bản thân xà
gồ:
c
c c
m
p xago g
g .n
q (p .n ).d g .n
cosα
= + +
(Tính tải trọng qui ra mặt bằng nhà nên các giá trị tải trọng phân bố trên mặt mái
được chia cho hệ số cosα)
Trong đó: c 2
m
g 8(daN / m )
= : trọng lượng mái tôn;
pc
= 30 (daN/m2
): hoạt tải sửa chữa mái;
d: khoảng cách giữa hai xà gồ theo phương ngang,
d 1.2xcosα 1.2xcos10 1.182(m)
= = =
c
xago
g 13.3(daN / m)
= : trọng lượng bản thân xà gồ;
14. Đồ án kết cấu thép 2
- 14
ng; np - hệ số độ tin cậy, ng = 1.1 và np = 1.3
- Tải trọng tiêu chuẩn: c
0
8
q 30 x1.182 13.3 58.35(daN / m)
cos10
⎛ ⎞
= + + =
⎜ ⎟
⎝ ⎠
- Tải trọng tính toán: 0
8x1.1
q 30x1.3 x1.182 13.3x1.1 71.28(daN / m)
cos10
⎛ ⎞
= + + =
⎜ ⎟
⎝ ⎠
- Tải trọng tiêu chuẩn theo phương x và phương y:
c
x
q = qc
xsinα ⇒ c
x
q = 58.35xsin100
= 10.3 daN/m
c
y
q = qc
xcosα ⇒ c
y
q = 58.35xcos100
= 57.47 daN/m
- Tải trọng tính toán theo phương x và phương y:
qx= qxsinα ⇒ qx= 71.28xsin100
= 12.38 daN/m
qy= qxcosα ⇒ qy= 71.28xcos100
= 70.2 daN/m
Sử dụng một thanh giằng φ18 giằng tại vị trí giữa nhịp xà gồ.
Hình 3.2. Sơ đồ tính xà gồ
Mômen lớn nhất theo hai phương:
2 2
y
x
q .B 70.2x7.5
M 493.566(daN.m)
8 8
= = =
2 2
x
y
q .B 12.38 * 7.5
M 21.757(daN.m)
32 32
= = =
* Kiểm tra bền theo công thức:
σ = σx+ σy = γ
y
x
c
x y
M
M
f.
W W
+ ≤
2
493.566x100 21.757x100
σ 798(daN / cm )
77.8 13.3
= + = < 2100 daN/cm2
(Thỏa mãn)
15. Đồ án kết cấu thép 2
- 15
* Kiểm tra độ võng:
∆
∆
∆ ∆
2
2
y
x
B B B B
⎛ ⎞
⎛ ⎞ ⎡ ⎤
= + ≤
⎜ ⎟
⎜ ⎟ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Trong đó:
B
x
∆
và
B
y
∆
là độ võng tương đối theo phương x và phương y do c
x
q và c
y
q
gây ra;
∆ 1
B 200
⎡ ⎤
=
⎢ ⎥
⎣ ⎦
là độ võng tương đối cho phép của xà gồ lợp mái tôn.
Với trường hợp dùng một thanh giằng xà gồ ở giữa nhịp thì cần kiểm tra độ võng của
xà gồ tại điểm giữa nhịp (tại đó ∆x = 0, chỉ có ∆y lớn nhất) và tại điểm cách đầu xà gồ một
khoảng z = 0.421*B/2 = 0.21B (tại đây có ∆x lớn nhất):
c 3
x x
y
q .B
B 2954.E.I
∆
= và độ võng:
∆ c 3
y y
x
3,1.q .B
B 384.E.I
=
- Độ võng tương đối tại giữa nhịp theo phương y:
∆ c 3 2 3
y y
6
x
5.q .B 5x57.47x10 x750 1 1
B 384.E.I 384x2.1x10 x545 362 200
−
= = = < (Thỏa mãn)
- Độ võng tương đối tại điểm cách xà gồ một khoảng z = 0.21B =1.575m:
∆ c 3 2 3
x x
6
y
q .B 10.13x10 x750 1
B 2954.E.I 2954x2.1x10 x57.5 8344
−
= = = ;
∆ c 3 2 3
y y
6
x
3,1.q .B 3.1x57.47x10 x750 1
B 384.E.I 384x2.1x10 x545 584
−
= = =
∆ 2 2
1 1 1 1
( ) ( )
B 8344 584 583 200
= + = < (Thỏa mãn)
b) Tải trọng gió tác dụng lên xà gồ:
Tải trọng gió tác dụng lên xà gồ là tổ hợp tĩnh tải và gió (chiếu lên phương gió y-y):
- Tải trọng gió tính toán:
α
α α
c c
y,gió e 0 m xago
d d
q C .W .k.n. 0,9.(g . g ).cos
cos cos
= − +
y,gió 0
0
0
1.180
q 0.7 125 1.088 1.2
cos10
1.182
0.9 (8 13.3) cos10 116.782(daN / m)
cos10
= × × × × −
− × × + × =
- Tải trọng gió tiêu chuẩn:
16. Đồ án kết cấu thép 2
- 16
c
y,gió 0
0
0
1.180
q 0.7 125 1.088
cos10
1.182
0.9 (8 13.3) cos10 93.936(daN / m)
cos10
= × × × −
− × × + × =
- Tĩnh tải theo phương x:
α
α
c c
x m xago
0
0
d
q 0,9.(g . g ).sin
cos
1.182
0.9 8 13.3 sin10 3.759(daN / m)
cos10
= +
⎛ ⎞
= × × + × =
⎜ ⎟
⎝ ⎠
* Kiểm tra bền theo công thức:
2 2
y,gió
gió
q B 116.782 * 7.5
M 821.125(daN.m)
8 8
×
= = =
2 2
x
qx
q B 3.579 * 7.5
M 6.291(daN.m)
32 32
×
= = =
σ
2 2
gió x
x y
2
M M 821.125 10 6.291 10
W W 77.8 13.3
1102.732(daN / cm )
× ×
= + = +
=
< 2100daN/cm2
(Thỏa mãn)
* Kiểm tra độ võng:
∆ c 3 2 3
y,gió y,gió
6
x
3,1.q .B 3.1 93.936 10 750 1 1
B 384.E.I 384 2.1 10 545 221 200
−
× × ×
= = = <
× × ×
(Thỏa mãn)
3.2. Thiết kế xà gồ dùng thép dập nguội
+ Tải trọng tính toán do tải trọng thẳng đứng q (không tính trọng lượng của xà gồ):
c
c m
p
g .n
q (p .n ).d
cosα
= +
0
8 1.1
q (30 1.3 ) 1.182 56.65(daN / m)
cos10
×
= × + × =
+ Tải trọng gió tính toán (không tính trọng lượng của xà gồ):
α
α α
c
y,gió e 0 m
d d
q C .W .k.n. 0,9.(g . ).cos
cos cos
= −
y,gió 0
0
0
1.182
q 0.7 125 1.088 1.2
cos10
1.182
0.9 (8 ) cos10 128.57(daN / m)
cos10
= × × × × −
− × × × =
17. Đồ án kết cấu thép 2
- 17
Chọn xà gồ theo tải trọng gió (có chiều hướng ra khỏi mái) qgió = 1.286 kN/m, nhịp
7500 mm và theo sơ đồ có một thanh căng ở giữa, tra bảng 3.5 thép hình 300 sẽ được số
hiệu xà gồ Z30024 có thể chịu được tải cho phép là 2.84 kN/m (xem phụ lục 3- sách “Thiết
kế khung thép nhà công nghiệp”).
4. Tính nội lực khung
4.1. Mô hình hóa kết cấu khung trong phần mềm Sap2000
a) Sơ đồ kết cấu
- Tính toán kết cấu khung theo sơ đồ khung phẳng.
- Nhịp tính toán khung lấy theo khoảng tim của 2 trục cột; trục xà gãy khúc tại điểm đổi
tiết diện (nối tâm của tiết diện nách xà với tâm của tiết diện tại chỗ đổi, đoạn còn lại lấy
trùng với trục của tiết diện bé).
- Liên kết giữa cột với móng là liên kết ngàm, liên kết giữa cột với dầm là liên kết cứng.
- Vật liệu: Thép CCT34 có f = 2100 daN/cm2
; E = 2,1x106
daN/cm2
; ρ = 7850 daN/m3
Hình 4.1. Sơ đồ khung ngang
18. Đồ án kết cấu thép 2
- 18
Hình 4.2. Hình dạng tiết diện khung và vị trí tiết diện tính toán
b) Sơ đồ chất tải trọng
Hình 4.3. Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung
19. Đồ án kết cấu thép 2
- 19
Hình 4.4. Sơ đồ hoạt tải sửa chữa mái tác dụng lên nửa trái khung
Hình 4.5. Sơ đồ áp lực đứng lớn nhất của cầu trục tác dụng lên cột trái
20. Đồ án kết cấu thép 2
- 20
Hình 4.6. Sơ đồ áp lực hãm ngang của cầu trục tác dụng lên cột trái
Hình 4.7. Sơ đồ tải trọng gió ngang trái
21. Đồ án kết cấu thép 2
- 21
Hình 4.8. Sơ đồ tải trọng gió dọc
4.2. Nội lực và tổ hợp nội lực
a) Nội lực
Sử dụng phần mềm Sap2000 phân tích kết cấu khung, cho kết quả là giá trị nội lực
của cấu kiện cột, xà theo các trường hợp tải trọng riêng biệt. Lấy kết quả nội lực tại các
tiết diện đặc biệt của khung:
- Tại cột: tiết diện chân cột (ký hiệu là tiết diện A), đỉnh cột (ký hiệu là tiết diện B), tiết
diện phía trên vai cột (ký hiệu là tiết diện Ctr) và dưới vai cột (ký hiệu là Cd).
- Tại xà: tiết diện hai đầu và giữa xà, tiết diện thay đổi.
b) Tổ hợp nội lực
Có hai loại tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2. Tổ hợp cơ bản 1 gồm nội lực do tải
trọng thường xuyên và một hoạt tải (hệ số tổ hợp nc =1). Tổ hợp cơ bản 2 gồm nội lực do
tải trọng thường xuyên và nội lực các hoạt tải gây ra (hệ số tổ hợp nc= 0,9). Tại mỗi tiết
diện tìm được 3 cặp nội lực:
- Tổ hợp gây mô men dương lớn nhất Mmax và lực nén, lực cắt tương ứng Ntư, Vtư;
- Tổ hợp gây mô men dương nhỏ nhất Mmin và lực nén, lực cắt tương ứng Ntư, Vtư;
- Tổ hợp gây lực dọc lớn nhất Nmax và mô men, lực cắt tương ứng Mtư, Vtư;
Kết quả nội lực và tổ hợp nội lực được thể hiện trong bảng 4.1 - 4.4.
22. Đồ án kết cấu thép 2
- 22
Hình 4.9. Biểu đồ mômen do tĩnh tải tác dụng lên khung
Hình 4.10. Biểu đồ mômen do hoạt tải sửa chữa mái tác dụng lên nửa trái khung
23. Đồ án kết cấu thép 2
- 23
Hình 4.11. Biểu đồ mômen do áp lực đứng lớn nhất của cầu trục tác dụng lên cột trái
Hình 4.12. Biểu đồ mômen do áp lực hãm ngang của cầu trục tác dụng lên cột trái
24. Đồ án kết cấu thép 2
- 24
Hình 4.13. Biểu đồ mômen do tải trọng gió ngang
Hình 4.14. Biểu đồ mômen do tải trọng gió dọc
27. Đồ án kết cấu thép 2
- 27
Bảng 4.3. Tổ hợp nội lực cột (đơn vị kN, kNm)
M+
tu; Vtu M-
tu; Vtu M+
tu; Vtu M-
tu; Vtu
Tải trọng 4;17 4;19 4;9;15 4;10;14;18 4;6;8;12;14;20 4;6;8;10;16
M 683.85 -419.00 -105.14 630.97 -533.97 -187.95
N 2.94 -28.28 -251.62 -152.11 -116.99 -269.77
V 137.04 -69.35 -27.55 118.79 -92.12 -44.52
Tải trọng 4;5;7 4;17 4;9;15 4;6;8;10;14 4;18 4;6;8;10;16
M 161.02 -170.58 139.78 216.28 -145.65 207.79
N -102.08 27.49 -227.07 -245.21 18.37 -245.21
V -38.40 55.19 -27.55 -46.40 47.81 -44.52
Tải trọng 4;5;7 4;17 4;5;7 4;6;8 4;10;14;18 4;6;8;12;16
M 149.86 -181.74 149.86 141.63 -204.73 128.09
N -79.62 49.95 -79.62 -75.79 42.52 -77.49
V -38.40 55.19 -38.40 -36.42 45.12 -44.52
Tải trọng 4;5;7 4;17 4;5;7 4;6;8;12;14 4;10;14;18 4;6;8;12;16
M 257.04 -299.90 257.04 256.19 -288.50 252.33
N -71.91 57.66 -71.91 -69.78 50.23 -69.78
V -38.40 29.49 -38.40 -40.99 16.59 -44.52
Tổ hợp cơ bản 2
M+
max; Ntu; Vtu M-
max; Ntu; Vtu
Nmax
A -
Cấu kiện Tiết diện Nội lực
Tổ hợp cơ bản 1
M+
max; Ntu; Vtu M-
max; Ntu; Vtu
Nmax
Cột
-
-
-
-
Cd -
Ct -
B -
28. Đồ án kết cấu thép 2
- 28
Bảng 4.4. Tổ hợp nội lực xà mái (đơn vị kN, kNm)
M+
tu; Vtu M-
tu; Vtu M+
tu; Vtu M-
tu; Vtu
Tải trọng 4;17 4;5;7 4;5;7 4;10;14;18 4;6;8;12;14 4;6;8;12;16
M 299.90 -257.04 -257.04 288.50 -256.19 -252.33
N 40.98 -52.70 -52.70 26.81 -54.78 -58.22
V 50.15 -62.20 -62.20 45.61 -59.57 -58.83
Tải trọng 4;17 4;19 4;21 4;6;10;14;18 4;8;12;14;20 4;22
M 114.39 -68.92 38.14 120.32 -96.76 32.39
N 43.27 5.73 71.39 17.07 -12.35 61.96
V 37.07 11.83 37.72 21.52 2.32 32.12
Tải trọng 4;17 4;19 4;21 4;6;10;14;18 4;8;12;14;20 4;22
M 114.39 -68.92 38.14 120.32 -96.76 32.39
N 41.88 5.29 69.96 16.27 -12.43 60.74
V 38.63 12.03 40.31 22.13 1.86 34.36
Tải trọng 4;5;7 4;21 4;21 4;6;8 4;10;14;22 4;22
M 72.78 -48.48 -48.48 68.98 -46.16 -40.15
N -22.84 62.73 62.73 -21.68 46.90 55.33
V 4.06 -11.14 -11.14 3.85 -6.68 -9.83
Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2
M+
max; Ntu; Vtu M-
max; Ntu; Vtu
Nmax
M+
max; Ntu; Vtu M-
max; Ntu; Vtu
Nmax
Đoạn 1
Đoạn 2
Cấu kiện Tiết diện Nội lực
1-1
1-1
- -
2-2 - -
- -
2-2 - -
29. Đồ án kết cấu thép 2
- 28
5. Kiểm tra tiết diện cột, xà
5.1. Kiểm tra tiết diện cột
5.1.1. Thông số chung
Hình 5.1. Tiết diện ngang cột
Cột chịu nén lệch tâm, tiết diện đối xứng, đặc. Nội lực lớn nhất M, N, V lấy ở tiết
diện chân cột.
- Nội lực tính toán:
Bảng 5.1. Các trường hợp nội lực
Đặc điểm thành phần nội lực M (daNm) N (daN) V (daN)
Trường hợp 1 M+
max, Ntư, Vtư 68385 294 13704
Trường hợp 2 Nmax, Mtư, Vtư -18795 -26977 -4452
Trường hợp 3 M-
max, Ntư, Vtư -53397 -11699 -9212
- Vật liệu: Thép CCT34
f = 2100 daN/cm2
E = 2.1x106
daN/cm2
- Kích thước hình học tiết diện cột:
Bảng 5.2. Kích thước hình học tiết diện
C.cao TD Cánh trên Bản bụng Cánh dưới
h (mm) bf (mm) tf (mm) hw (mm) tw (mm) bf (mm) tf (mm)
750 300 20 710 12 300 20
- Đặc trưng hình học tiết diện cột:
Bảng 5.3. Đặc trưng hình học tiết diện
Jx Wx rx Jy Wy ry A
(cm4
) (cm3
) (cm) (cm4
) (cm3
) (cm) (cm2
)
195701.1 5218.7 30.88 9010.2 600.7 6.63 205.2
30. Đồ án kết cấu thép 2
- 29
- Chiều dài tính toán cột:
Trong mặt phẳng khung lx: cho phép tính lx=µ.H với hệ số chiều dài tính toán µ
(Bảng 5.4), phụ thuộc vào tham số:
c
T
xà
b.I
G =
H.I
Trong đó: b, H - chiều dài nửa xà, chiều cao cột;
Ιc, Ιxà mô men quán tính của cột và xà (lấy ở tiết diện cách nút khung
0,4b). (Theo tiết diện xà đã chọn sơ bộ tính được Ixà = 51312.14 cm4
)
T
12 195701.1
G 4.015
11.4 51312.14
×
= =
×
;
Bảng 5.4. Hệ số µ theo GT
Tra bảng 5.4 được µ = 1.471
Chiều dài tính toán cột trong mặt phẳng uốn:
lx=µ.H = 1.471x11.4 = 16.77 (m)
- Chiều dài tính toán cột ngoài mặt phẳng uốn ly lấy bằng khoảng cách hai điểm
ngăn cản chuyển vị cột theo phương ngoài mặt phẳng uốn, tức là khoảng cách 2 điểm
giằng cột. Theo sơ đồ bố trí hệ giằng ta có : ly = 6.4(m)
5.1.2. Kiểm tra điều kiện khống chế độ mảnh
- Độ mảnh cột:
x
x
x
l 1677
λ 54.3
r 30.88
= = = ; y
y
y
l 640
λ 96.58
r 6.63
= = =
- Độ mảnh qui ước của cột:
x x
f
λ λ .
E
= ⇒ x
6
2100
λ 54.3 1.72
2.1 10
= × =
×
y y
f
λ λ .
E
= ⇒ y 6
2100
λ 96.58 3.05
2.1 10
= × =
×
- Độ mảnh giới hạn của cột: theo bảng 25 TCXDVN 338:2005:
[ λ ] = 180 – 60.α Với
e
N
=
c
.A.f.
α
ϕ γ
GT 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0
µ 1,00 1,10 1,15 1,23 1,30 1,35 1,40 1,47
GT 5,0 6,0 8,0 10 15 20 30 50
µ 1,50 1,60 1,70 1,75 1,83 1,90 1,95 2,00
31. Đồ án kết cấu thép 2
- 30
[ λ ] ≥180-60*0,5 = 150
Max (λx; λy) = λy = 96.58 < [ λ ] = 150(Thoả mãn)
5.1.3. Kiểm tra điều kiện bền
a) Trường hợp 1:
Với cặp nội lực 1: (M = 68385 daNm; N= 294 daN; V= 13704 daN)
- Độ lệch tâm tương đối:
2
x
e M A 68385 10 205.2
m 914.6
N W 294 5218.7
×
= = × = × =
ρ
- Độ lệch tâm tính đổi: e
m m
= η → e
m m 20
> >
Cần kiểm tra điều kiện bền theo các công thức: c
n X
N M
f.
A W
σ = ± ≤ γ
2
2
c
294 68385 10
1311.8 f 2100(daN / cm )
205.2 5218.7
×
σ = + = < γ = (Thoả mãn)
2
2
c
294 68385 10
1308.9 f 2100(daN / cm )
205.2 5218.7
×
σ = − = − ⇒ σ < γ =
(Thoả mãn)
b) Trường hợp 2:
Với cặp nội lực 2: (M = -18795 daNm; N= -26977 daN; V= -4452 daN)
- Độ lệch tâm tương đối:
2
x
e M A 18795 10 205.2
m 2.74
N W 26977 5218.7
×
= = × = × =
ρ
- Hệ số η kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện lấy theo bảng D.9 phụ lục D
TCXDVN 338:2005 ta có: η = 1.45
- Độ lệch tâm tính đổi: e
m m 1.45 2.74 3.96 20
= η = × = <
→Không cần tính toán về bền
c) Trường hợp 3:
Với cặp nội lực 3: (M = -53397 daNm; N= -11699 daN; V= -9212 daN)
- Độ lệch tâm tương đối:
2
x
e M A 53397 10 205.2
m 17.95
N W 11699 5218.7
×
= = × = × =
ρ
- Hệ số η kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện lấy theo bảng D.9 phụ lục D
TCXDVN 338:2005 ta có: η = 1.17
- Độ lệch tâm tính đổi: e
m m 1.17 17.95 21.02 20
= η = × = >
Cần kiểm tra điều kiện bền theo các công thức: c
n X
N M
f.
A W
σ = ± ≤ γ
32. Đồ án kết cấu thép 2
- 31
2
2
c
11699 53397 10
1080.2 f 2100(daN / cm )
205.2 5218.7
×
σ = + = < γ = (Thoả mãn)
2
2
c
11699 53397 10
966.17 f 2100(daN / cm )
205.2 5218.7
×
σ = − = − ⇒ σ < γ =
(Thoả mãn)
5.1.4. Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung
a) Trường hợp 1:
Với cặp nội lực 1: (M = 68385 daNm; N= 294 daN; V= 13704 daN)
Ta có me > 20, do đó cần kiểm tra ổn định tổng thể như với cấu kiện chịu uốn
(mômen M) theo công thức:
c
b c
M
f
W
≤ γ
φ
Tính ϕb theo phụ lục E, TCXDVN 338:2005 (phụ thuộc hệ số α và hệ số ψ như trong
dầm có cánh chịu nén với một điểm cố kết ở giữa nhịp):
- Tính hệ số: α
2
3
o f w
3
fk f f f
l .t a.t
8. . 1
h .b b .t
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
= +
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
;
Trong đó: lo = 6.4 m ;
hfk – khoảng cách trọng tâm hai bản cánh: hfk = 73 cm;
a = 0.5hfk = 36.5 cm;
→ α
2 3
3
640 2 36.5 1.2
8 1 3.45
73 30 30 2
⎛ ⎞
× ×
⎛ ⎞
= × × + =
⎜ ⎟
⎜ ⎟
× ×
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Từ 0.1<α <40, tra bảng E.1 (TCXDVN 338:2005) ta có:
ψ ψ α
1
1.14 1.14 (2.25 0.07 ) 1.14 (2.25 0.07 3.45) 2.84
= = × + = × + × =
- Tính hệ số:φ ψ
2 2 6
y
1
x 0
I h E 9010.2 75 2.1 10
. . 2.84 1.8
I l f 195701.1 640 2100
⎛ ⎞ ×
⎛ ⎞
= = × × × =
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠
⎝ ⎠
> 0.85
φ φ
b 1
0.68 0.21 0.68 0.21 1.8 1.06
→ = + = + × = >1
φb 1
→ =
γ
φ
2
2
c
b c
M 68385 10
1310.4 f 2100(daN / cm )
.W 1 5218.7
×
= = < =
×
(Thoả mãn)
b) Trường hợp 2:
Với cặp nội lực 2: (M = -18795 daNm; N= -26977 daN; V= -4452 daN)
Độ lệch tâm tính đổi: me = 3.96 < 20 . cần kiểm tra ổn định tổng thể.
Hệ số uốn dọc e
ϕ lấy theo bảng D.10 phụ lục D TCXDVN 338:2005: e
ϕ = 0.275
33. Đồ án kết cấu thép 2
- 32
φ
2
e
N 26977
477.7(daN / cm )
A 0.275 205.2
= =
×
2100
=
< c
fγ (Thỏa mãn)
c) Trường hợp 3:
Với cặp nội lực 3: (M = -53397 daNm; N= -11699 daN; V= -9212 daN)
Độ lệch tâm tính đổi me = 21.02 > 20, do đó cần kiểm tra ổn định tổng thể như với
cấu kiện chịu uốn (mômen M) theo công thức:
c
b c
M
f
W
≤ γ
φ
Ở trường hợp 1) ta đã tính được hệ số φb 1
= .
γ
φ
2
2
c
b c
M 53397 10
1023.2 f 2100(daN / cm )
.W 1 5218.7
×
→ = = < =
×
(Thoả mãn)
5.1.5. Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung
c
y
f
A
c
N
γ
ϕ
≤
.
.
Trong đó: hệ số c kể đến ảnh hưởng của mô men uốn Mx và hình dáng tiết diện đến
ổn định của cột theo phương vuông góc với mặt phẳng uốn (phương ngoài mặt phẳng
uốn). c phụ thuộc vào mx: x
x
x
M A
m
N W
= ×
Cột bị khống chế chuyển vị theo phương vuông góc với mặt phẳng tác dụng của
mômen nên momen Mx là mômen lớn nhất trong khoảng 1/3 giữa của chiều dài cột,
nhưng không nhỏ hơn 0,5 lần mômen lớn nhất trên cả chiều dài thanh)
a) Trường hợp 1:
Với cặp nội lực 1: (M = 68385 daNm; N= 294 daN; V= 13704 daN)
(Do cột chịu kéo, ko chịu nén nên không phải kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể
ngoài mặt phẳng khung).
Mômen lớn nhất tại 1/3 chiều dài giữa cột cùng tổ hợp lực với cặp nội lực 1:
Mx = 31863 < 68385/2 = 34193 chọn Mx = 34193 daNm
2
x
34193 10 205.2
m 457.3
294 5218.7
×
= × = >10
φ
φ
y
x
b
1
c
1 m
→ =
+
Hệ số uốn dọc ϕy đối với trục y-y của tiết diện được xác định bằng tra bảng D.8,
TCXDVN 338:2005 tương ứng với λy 96.58
= →ϕy = 0.608; ϕb = 1
34. Đồ án kết cấu thép 2
- 33
Do đó:
1
c 0.0036
0.608
1 457.3
1
= =
+ ×
γ
φ
2
c
y
N 294
657.6 f 2100(daN / cm )
c. .A 0.0036 0.608 205.2
= = < =
× ×
(Thoả mãn)
b) Trường hợp 2:
Với cặp nội lực 2: (M = -18795 daNm; N= -26977 daN; V= -4452 daN)
Mômen lớn nhất trên đoạn 1/3 chiều dài giữa cột cùng tổ hợp với cặp nội lực 2:
Mx = 15036 > 18795/2 = 9398 chọn Mx = 15036daNm
2
x
15036 10 205.2
m 2.19
26977 5218.7
×
= × = < 5
β
α x
c
1 .m
→ =
+
Hệ số β
α, lấy theo bảng 16 TCXDVN 338:2005:
α x
0.65 0.05m 0.65 0.05 2.19 0.76
= + = + × =
Độ mảnh λy 96.58
= <λ
6
c
E 2.1 10
3.14 3.14 99.3
f 2100
×
= = = nên =
β 1
β
α x
1
c 0.375
1 .m 1 0.76 2.19
= = =
+ + ×
γ
φ
2
c
y
N 26977
576.5 f 2100(daN / cm )
c. .A 0.375 0.608 205.2
= = < =
× ×
(Thoả mãn)
c) Trường hợp 3:
Với cặp nội lực 3: (M = -53397 daNm; N= -11699 daN; V= -9212 daN)
Mômen lớn nhất trên đoạn 1/3 chiều dài giữa cột cùng tổ hợp với cặp nội lực 3:
Mx = 27135 > 53397/2 =26699 chọn Mx = 27135 daNm
2
x
27135 10 205.2
m 9.12
11699 5281.7
×
= × =
Do x
5 m 8.2 10
< = < nên hệ số c tính theo công thức:
5 x 10 x
c c (2 0.2m ) c (0.2m 1)
= − + −
+ Tính hệ số c5: (với mx =5) α x
0.65 0.05m 0.65 0.05 5 0.9
= + = + × =
β
α
5
x
1
c 0.1818
1 .m 1 0.9 5
= = =
+ + ×
35. Đồ án kết cấu thép 2
- 34
+ Tính hệ số c10: (với mx =10)
φ
φ
10
y
x
b
1 1
c 0.141
0.608
1 10
1 m
1
= = =
+ ×
+
5 x 10 x
c c (2 0.2m ) c (0.2m 1)
0.1818 (2 0.2 9.12) 0.141 (0.2 9.12 1) 0.148
= − + −
= × − × + × × − =
γ
φ
2
c
y
N 11699
632.1 f 2100(daN / cm )
c. .A 0.148 0.608 205.2
= = < =
× ×
(Thoả mãn)
5.1.6. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh cột
Bản cánh phải đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức:
0f 0
f
b b
[ ]
t t
≤ ;
Trong đó: f w
0f
b t 30 1.2
b 14.4
2 2
− −
= = = 0f
f
b 14.4
7.2
t 2
→ = =
Tra bảng 35 TCXDVN 338: 2005 được độ mảnh giới hạn của phần bản cánh nhô ra
của cột (độ mảnh quy ước λ tính theo: 0.8 ≤ λ = min( ,
x y
λ λ ) ≤ 4 .
→ =1 72
λ )
( )
0f
f
b E
0.36 0.10
t f
⎡ ⎤
= + λ
⎢ ⎥
⎣ ⎦
= ( )
6
2.1 10
0.36 0.10 1.72 16.81
2100
×
+ × =
0f
f
b
7.2
t
→ = ≤ 0f
f
b
16.81
t
⎡ ⎤
=
⎢ ⎥
⎣ ⎦
(Thoả mãn)
5.1.7. Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng cột
Bản bụng phải đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức:
w w
w w
h h
t t
⎡ ⎤
≤ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
; w
w
h 71
59.17
t 1.2
= =
a,Trường hợp 1: Với cặp nội lực 1: (M = 68385 daNm; N= 294 daN; V= 13704 daN)
Trường hợp 3: Với cặp nội lực 3: (M = -53397 daNm;N= -11699 daN; V= -9212 daN)
Độ lệch tâm tính đổi me > 20, do đó cần kiểm tra ổn định bản bụng như với cấu kiện
chịu uốn theo công thức:
w
w
h E
3.2
t f
≤ ;
6
w
w
h 2.11 10
59.17 3.2 101.2
t 2100
×
= < = ;
→Bản bụng không mất ổn định cục bộ.
6
w
w
h E 2.1 10
59.17 2.3 2.3 72.32
t f 2100
×
= < = =
Tải bản FULL (74 trang): https://bit.ly/3j6HNkz
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net
36. Đồ án kết cấu thép 2
- 35
→Không cần thêm sườn gia cường.
b, Trường hợp 2:
Với cặp nội lực 2: (M = -18795 daNm; N= -26977 daN; V= -4452 daN)
Điều kiện ổn định tổng thể của cột được quyết định bởi điều kiện ổn định tổng thể
ngoài mặt phẳng uốn nên cần phải tính hệ số α và ứng suất tiếp trunh bình τ.
2
2
1
x
N M 26977 18795 10
.y 35.5 472.4(daN / cm )
A I 205.2 195701.1
×
σ = + = + × =
2
2
1
x
N M 26977 18795 10
.y 35.5 209.5(daN / cm )
A I 205.2 195701.1
×
σ = − = − × = −
2
w w
V 4452
52.25(daN / cm )
t .h 1.2 71
τ = = =
×
daN/cm2
.
1 472.4 ( 209.5)
1.44
472.4
σ − σ − −
→ α = = =
σ
>1
( )
τ
β α
σ
52.25
1.4 2 1 1.4 (2 1.44 1) 0.292
472.4
= − = × × − × =
α
σ α α β
w
2 2
w
6
2 2
h (2 1).E
4.35
t (2 4 )
(2 1.44 1) 2.1 10
4.35 274
472.4 (2 1.44 1.44 4 0.292 )
⎡ ⎤ −
→ =
⎢ ⎥
− + +
⎣ ⎦
× − × ×
= × =
× − + + ×
6
E 2.1 10
3.8 3.8 120.67
f 2100
×
= = < 274 →Lấy w
w
h
120.167
t
⎡ ⎤
=
⎢ ⎥
⎣ ⎦
để so sánh.
w w
w w
h h
59.17 120.167
t t
⎡ ⎤
→ = < =
⎢ ⎥
⎣ ⎦
→Bản bụng không mất ổn định cục bộ.
6
w
w
h E 2.1 10
59.17 2.3 2.3 72.32
t f 2100
×
= < = = →Không cần thêm sườn gia cường.
5.1.8. Tính liên kết hàn bản cánh và bản bụng cột
Liên kết bản cánh và bụng cột tổ hợp chịu lực cắt V sinh ra do uốn dọc, chọn cặp
nội lực gây cắt lớn nhất để tính: (cặp nội lực 1: M = 65952 daNm; N= 51 daN; V= 13505
daN).
Chiều cao đường hàn cánh – bụng:
β γ
v f
f
w min x c
V .S
h
2.( .f ) .I .
≥
Trong đó: Vv = 13704 daN
Sf = 2190 cm3
– Mô men tĩnh của 1 bản cánh cột với trục x-x.
Tải bản FULL (74 trang): https://bit.ly/3j6HNkz
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net
37. Đồ án kết cấu thép 2
- 36
( )
β w min
.f = 1260 – Cường độ tính toán đường hàn với quen hàn N42.
f
13704 2190
h 0.06cm
2 1260 195701.1 1
×
→ ≥ =
× × ×
Liên kết cánh và bụng cột được lấy theo cấu tạo: đường hàn dài suốt chiều dài cột
và lấy hf = 6 mm.
5.2. Kiểm tra tiết diện xà:
5.2.1. Kiểm tra tiết diện tại nách khung
a) Thông số chung
- Nội lực tính toán: M = 29990 daN.m; N = 4098 daN; V = 5015 daN
- Vật liệu: Thép CCT34: f = 2100 daN/cm2
; E = 2,1.106
daN/cm2
Hình 5.2. Tiết diện xà tại nách khung
- Kích thước hình học tiết diện:
Bảng 5.5. Kích thước hình học tiết diện
C.cao TD Cánh trên Bản bụng Cánh dưới
h (mm) bf (mm) tf (mm) hw (mm) tw (mm) bf (mm) tf (mm)
750 300 16 718 10 300 16
- Chiều dài tính toán xà:
Trong mặt phẳng khung: lx = 24 m
Ngoài mặt phẳng khung: ly là khoảng cách hai xà gồ; ly = 1.182 m.
- Đặc trưng hình học tiết diện xà:
3935518
