Đang tải... (xem toàn văn)
Nhà công nghiệp một tầng, một nhịp bằng thép, mặt bằng hình chữ nhật có nhịp là L, chiều dài nhà là B. Nhà có cầu trục chế độ làm việc trung bình, sức trục Q. Chiều cao đỉnh ray cầu trục là Hr. Công trình được xây dựng ở vùng gió G. Các giá trị L, B = 60m, Hr, G, Q. Xem cột được liên kết với móng ở cao trình ±0.000. Mái lợp bằng tôn.Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với các số liệu cho trước như sau:
ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP CHƯƠNG 1 GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN CÁC BỘ PHẬN NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 1.1 Dữ liệu đề bài 1 1.2 Xác định kích thước khung ngang 1 1.2.1 Xác định kích thước theo phương đứng 2 1.2.2 Xác định kích thước tiết diện cửa trời 2 1.3 Sơ đồ tính khung ngang 3 1.3.1 1.4 Tải trọng tác dụng lên khung ngang 3 Thiết kế xà gồ 6 1.4.1 Xà gồ vách (sườn tường) 6 1.4.2 Xà gồ mái 9 1.5 Thiết kế sơ bộ tiết diên cột 11 1.6 Thiết kế tiết diện dầm mái 12 1.7 Thiết kế tiết diện cửa trời 13 1.8 Thiết kề tiết diện vai cột (dầm vai) .13 1.9 Thiết kế dầm cầu trục 14 1.9.1 Sơ đồ tính .14 1.9.2 Tải trọng 15 1.9.3 Nội lực tính toán do tải trọng đứng P gây ra 15 1.10 Hệ giằng 19 1.10.1 Hệ giằng cột .19 1.10.2 Hệ giằng mái 20 CHƯƠNG 2 NỘI LỰC KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP .21 2.1 Nội lực khung ngang nhà công nghiệp 21 2.2 Thống kê nội lực 21 2.3 Tính nội lực khung .21 2.4 Nội lực và tổ hợp nội lực .27 2.4.1 Nội lực 27 2.4.2 Tổ hợp nội lực 27 2.4.3 Kiểm tra chuyển vị theo phương ngang ngang 32 2.4.4 Kiểm tra chuyển vị theo phương đứng 33 2.5 Kiểm tra tiết diện cột 37 2.5.1 Thông số chung .37 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN 2.5.2 Đặc trưng vật liệu: 37 2.5.3 Chiều dài tính toán cột: 38 2.5.4 Kiểm tra tiết diện 38 2.6 Kiểm tra khả năng chịu lực của xà ngang .45 2.6.1 Kiểm tra tiết diện tại nút khung .45 2.6.2 Kiểm tra tiết diện tại đỉnh khung 47 2.6.3 Tính liên kết hàn bản cánh và bản bụng xà 50 CHƯƠNG 3 3.1 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CHI TIẾT CẤU KIỆN 51 Vai cột (dầm vai) 51 3.1.1 Thiết kế chi tiết và tiết diện 51 3.1.2 Tính liên kết đường hàn của tiết diện .53 3.1.3 Kích thước của cặp sườn gia cường .54 3.2 1Chân cột ngàm với móng 54 3.2.1 Tính bản đế 54 3.2.2 Tính dầm đế 57 3.2.3 Tính toán sườn A 57 3.2.4 Tính toán sườn B 58 3.2.5 Tính bu lông 59 3.2.6 Tính toán các đường hàn liên kết cột vào bản đế 61 3.3 Liên kết cột với xà ngang .61 3.3.1 Tính toán bu lông liên kết cột với xà ngang 62 3.3.2 Tính toán mặt bích 63 3.3.3 Tính toán đường hàn liên kết tiết diện dầm với mặt bích .63 3.4 Thiết kế mối nối xà ( ở nhịp ) .64 3.4.1 3.5 Tính toán bu lông liên kết: .65 Chi tiết nối đỉnh xà .67 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Danh mục hình ảnh Hình 1.1 Sơ bộ kích thước khung ngang 1 Hình 1.2 Kích thước khung ngang 2 Hình 1.3 Hệ số khí động trên khung ngang 4 Hình 1.4 Áp lực của cầu trục lên vai cột 5 Hình 1.5 Bố trí sườn tường 6 Hình 1.6 Mặt cắt tiết diện xà gồ cột .7 Hình 1.7 Sơ đồ tính và momen trên xà gồ cột 8 Hình 1.8 Sơ đồ tính và momen trên xà gồ mái .10 Hình 1.9 Tiết diện xà ngang 13 Hình 1.10 Sơ đồ tính dầm cầu trục 14 Hình 1.11 Mặt cắt tiết diện dầm cầu trục .14 Hình 1.12 Trường hợp có 3 bánh xe dầm cầu trục .15 Hình 1.13 Trường hợp có 2 bánh xe dầm cầu trục .16 Hình 1.14 Biểu đồ momen khi có 2 bánh xe trên dầm cầu trục 16 Hình 1.15 Trường hợp có 3 bánh xe trên dầm cầu trục 16 Hình 1.16 Biểu đồ momen và lực cắt trường hợp có 3 bánh xe trên dầm cầu trục.17 Hình 1.17 Lực cắt lớn nhất trong dầm 17 Hình 1.18 Sơ đồ bố trí giằng cột 20 Hình 1.19 Sơ đồ bố trí giằng mái 20 Hình 2.1 Khai báo vật liệu CCT34 22 Hình 2.2 Mô hình khung ngang 22 Hình 2.3 Tĩnh tải 23 Hình 2.4 Hoạt tải mái trái 23 Hình 2.5 Hoạt tải mái phải 24 Hình 2.6 Hoạt tải gió trái .24 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Hình 2.7 Hoạt tải gió phải 25 Hình 2.8 Áp lực lớn nhất lên vai cột bên trái .25 Hình 2.9 Áp lực lớn nhất lên vai cột bên phải .26 Hình 2.10 Lực hãm ngang lớn nhất tác dụng lên cột trái .26 Hình 2.11 Lực hãm ngang lớn nhất tác dụng lên cột phải 27 Hình 2.12 Biểu đồ momen tĩnh tải .28 Hình 2.13 Biểu đồ lực cắt tĩnh tải 28 Hình 2.14 Biểu đồ lực dọc tĩnh tải .29 Hình 2.15 Biểu đồ momen hoạt tải mái trái 29 Hình 2.16 Biểu đồ momen gió trái .30 Hình 2.17 Biểu đồ momen Dmax trái tác dụng lên khung 30 Hình 2.18 Biểu đồ momen Tmax trái tác dụng lên khung 31 Hình 2.19 Biểu đồ bao momen 31 Hình 2.20 Biểu đồ bao lực cắt .32 Hình 2.21 Biểu đồ bao lực dọc 32 Hình 2.22 Chuyển vị ngang tại nút khung 33 Hình 2.23 Chuyển vị đứng tại đỉnh mái .33 Hình 2.24 Tiết diện cột 37 Hình 2.25 Mặt cắt tiết diện xà ngang (tại nút khung) 45 Hình 2.26 Mặt cắt tiết diện xà ngang (tại nút khung) 47 Hình 3.1 Mặt đứng vai cột 53 Hình 3.2 Kích thước bản đế 55 Hình 3.3 Sơ đồ tính ô bản 1 và 2 56 Hình 3.4 Sơ đồ tính sườn A 57 Hình 3.5 Cấu tạo chân cột 59 Hình 3.6 Sơ đồ bó trí bu lông ngàm chân cột với móng 60 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Hình 3.7 Bố trí bulong trong liên kết cột với xà ngang 62 Hình 3.8 Cấu tạo mối nối cột với xà ngang 64 Hình 3.9 Sơ đồ bố trí bu lông mối nối nhịp xà .65 Hình 3.10 Chi tiết mối nối xà ( nhịp ) 66 Hình 3.11 Sơ đồ bố trí bulong ở vị trí mối nối đỉnh xà 67 Hình 3.12 Chi tiết mối nối đỉnh xà 69 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 5 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Thông số cầu trục 1 Bảng 1.2 Tải trọng gió theo phương ngang nhà .4 Bảng 1.3 Đặc trưng tiết diện xà gồ C200 .6 Bảng 1.4 Đặc trưng tiết diện xà gồ C150 .9 Bảng 1.5 Bảng tra K1 K2 15 Bảng 1.6 Bảng đặc trưng hình học tiết diện tại giữa dầm 18 Bảng 2.1 Bảng tổ hợp tải trọng 34 Bảng 2.2 Bảng nôi lực các trường hợp tải 1 Bảng 2.3 Bảng nội lực tổ hợp tải trọng 36 Bảng 2.4 Nội lực các trường hợp 37 Bảng 2.5 Kích thước hình học của tiết diện cột 37 Bảng 2.6 Đặc trưng trưng hình học tiết diện cột 38 Bảng 2.7 Bảng thành phần nội lực cột 45 Bảng 2.8 Bảng thành phần nội lực xà ngang 45 Bảng 2.9 Bảng kích thước hình học tiết diện .46 Bảng 2.10 Bảng đặc trưng hình học tiết diện nút khung 46 Bảng 2.11 Bảng thành phần nội lực xà ngang 48 Bảng 2.12 Kích thước hình học của tiết diện cột 48 Bảng 2.13 Bảng đặc trưng hình học tiết diện đỉnh mái 48 Bảng 2.14 Bảng thành phần nội lực cột .50 Bảng 3.1 Kích thước tiết diện vai cột 51 Bảng 3.2 Nội lực cột tại tiết diện vai cột 52 Bảng 3.3 Bảng nội lực chân cột 54 Bảng 3.4 Hệ số αb với bản kê 3 cạnh hoặc 2 cạnh liền kề 56 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP CHƯƠNG 1 1.1 - GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN CÁC BỘ PHẬN NHÀ CÔNG NGHIỆP Dữ liệu đề bài Nhà công nghiệp một tầng, một nhịp bằng thép, mặt bằng hình chữ nhật có nhịp là L, chiều dài nhà là B Nhà có cầu trục chế độ làm việc trung bình, sức trục Q Chiều cao đỉnh ray cầu trục là Hr Công trình được xây dựng ở vùng gió G Các giá trị L, B = 60m, H r, G, Q Xem cột được liên kết với móng ở cao trình ±0.000 Mái lợp bằng tôn Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với các số liệu cho trước như sau: Nhịp khung ngang: L = 30 m Bước khung: B = 6m Sức nâng cầu trục Q = 30T Cao trình đỉnh ray: Hr = 9m Độ dốc mái: i = 10% Chiều dài dọc nhà: L = 60m Phân vùng gió: IIIB - � f 2100 daN / cm² � � f 1200daN / cm² �v � f 3200daN / cm² Vật liệu thép CCT34 có cường độ �c 1.2 - Xác định kích thước khung ngang Nhịp L = 30 m, sức trục Q= 30T, tra bảng chọn cầu trục với các thông số sau: Bảng 1.1 Thông số cầu trục Sức trục Q (T) Cầu Nhịp trục LK (m) HK (mm) Khoảng Bề rộng K.cách cách Zmin cầu trục bánh xe (mm) B (mm) K (mm) Trọng lượng cầu trục G (T) Trọng lượng xe con Gxc (T) Áp Áp lực lực Pmax Pmin (T) (T) 32 28 300 24.36 2.7 21.9 1700 5770 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 4600 6.28 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Hình 1.1 Sơ bộ kích thước khung ngang 1.2.1 Xác định kích thước theo phương đứng - Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang H 2 H k b k 1.7 0.3 2 m - - bk = 0.3 – khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang ( bk > 200mm) Chọn H2 = 2 m Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang H H1 H 2 H3 9 2 0 11 m Với: H1 - cao trình đỉnh ray, H1 = 9 m H3 - phần cột chôn dưới nền, H3 = 0 Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang H t H 2 H dct H r 2 0.5 0.2 2.7 m 1 1 H dct = ( ÷ ) �B = 0.6÷0.75 m 8 10 Với: Hdct - chiều cao dầm cầu trục Hr - chiều cao của ray và đệm (Hr = 200mm) Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột H d H H t 11 2.7 8.3 m 1.2.2 Xác định kích thước tiết diện cửa trời - Chiều ngang tiết diện cửa trời: �1 1 � �1 1 � L�� � �30 3.75 �7.5 m �� � - Lct = �8 4 � �8 4 � - Chọn Lct = 4m - Chiều cao tiết diện cưa trời 1 1 H ct L ct �4 2 m 2 2 - Độ dốc mái cửa trời: i = 10% 2000 14.500m 14.300m i=10% 5002200 2000 1500 2000 2000 1.ROOF PANEL 2.PURLINS 3.RAFTER 12.500m 8.300m CRANE BEAM J IB CRANE BEAM Q = 30T 8300 9000 PILLOW BEAMS 1.WALL PANEL 2.PURLINS 3.COLUMN C1 0.000 30000 B A Hình 1.2 Kích thước khung ngang SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN 1.3 - Sơ đồ tính khung ngang Do sức nâng cầu trục không lớn và điều kiện liên kết của chân cột với móng là liên kết ngàm nên chọn cột tiết diện không đổi là phương án thiết kê với độ cứng I1 Do nhịp khung 30m nên chọn phương án xà ngang có tiết diên thay đổi vát hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diên cách đầu xà 6 m Liên kết cột với xà ngang và liên kết tài đỉnh xà ngang xem như liên kết cứng Trục cột khung lấy trùng với trục định vị 1.3.1 Tải trọng tác dụng lên khung ngang 1.3.1.1 Tải trọng thường xuyên (sơ bộ tĩnh tải) Tải trọng lên xà ngang: - Tải trọng phân bố trên mái bao gồm tôn, hệ giằng mái, xà gồ mái, cửa trời: gtc = 0.15 kN/m2 ( chọn sơ bộ ) - Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên xà ngang: q gtc g tc �B 0.15 �6 0.9kN / m q gtt n �q gtc 1.05 �0.9 0.945kN / m - Tải trọng tính toán phân bố lên xà ngang: Tải trọng lên cột: - Tải trọng thường xuyên tác dụng lên cột bao gồm tải trọng kết cấu bao che, dầm cầu trục, dầm và dàn hãm - Tải trọng kết cấu bao che (xà gồ và tôn vách): gtc = 0.12 kN/m2 - tc tc Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên cột: q c g �B 0.12 �6 0.72kN / m - tt tc Tải trọng tính toán phân bố lên cột: q c q c �n 0.72 �1.05 0.756kN / m - tc tt Tải trọng dầm và dàn hãm: G dh =5kN, G dh =5.25kN - tc tc 2 2 Tải trọng dầm cầu trục: G dct dct �Ldct 30 �6 1080daN 10.80kN tt tc G dct G dct �n 10.8 �1.05 11.34kN 1.3.1.2 - Hoạt tải mái � p tc 30daN / m 2 � Theo TCVN 2737:1995, mái tôn có � b 1.3 Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái: q ptc p tc Bcos Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái: q ptc p tc Bcos 0.3 �6 �cos 6 1.79 kN / m Hoạt tải sửa chữa tính toán phân bố lên dâm mái: q tt q tc �n 1.79 �1.3 2.327 kN / m 1.3.1.3 Tải trọng gió Tải trọng gió theo phương ngang nhà - Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang phụ thuộc vào địa điểm xây dựng và hình dáng công trình Trị số của tải trọng gió tác dụng lên cột và xà ngang có q �w �k �c �B - p 0 thể xác định theo công thức: Trong đó: γp : hệ số vượt tải của tải trọng gió, γp = 1,2 w0 : Áp lực gió tiêu chuẩn k : hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao ce : hệ số khí động SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN B : bề rộng diện truyền tải trọng gió vào khung - Tải trọng tác dụng vào khung ngang gồm 2 thành phần là gió tác dụng vào cột và gió tác dụng trên mái Theo TCVN 2737-1995, địa điểm phân vùng gió IIIB, có áp lực tiêu chuẩn w0 =1.25 kN/m2 Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và độ dốc mái, các hệ số khí động có thể xác định theo sơ đồ trong bảng III.3 phụ lục L0 = 30 m hm1 = 12.5 m Hc = 11 m hm2 = 14.5 m Nội suy ta có : ce1= -0.3804; ce4= -0.562; ce2 = -0.4; ce3 = -0.5 Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió thay đỏi theo địa hình và độ cao: Đối với phần khung nhà chưa tính cửa trời k1 = 1.016 với cao trình tại đỉnh cột là 11 m k2 = 1.04 với cao trình tại đỉnh mái là 12.5 m Đối với phần khung nhà có tính cửa trời k1 = 1.069 với cao trình tại đỉnh cột là 14.3 m k2 = 1.072 với cao trình tại đỉnh mái là 14.5 m Ce1=-0.3804 Ce=+0.7 Ce2=-0.4 Ce=-0.6 Ce1=-0.3804 Ce=-0.5 Ce3=-0.4 Ce=+0.8 Hình 1.3 Hệ số khí động trên khung ngang - Số liệu tính toán được thể hiện ở bảng sau: Bảng 1.2 Tải trọng gió theo phương ngang nhà STT 1 Loại tải Cột đón gió W0(kN/m²) 1.25 k 1.016 ce 0.8 n 1.2 B 6 q(kN/m) 7.315 2 Cột hút gió 1.25 1.016 -0.5 1.2 6 -3.658 3 Mái đón gió 1.25 1.04 -0.3804 1.2 6 -3.561 4 Mái hút gió 1.25 1.04 -0.5 1.2 6 -4.68 5 Cột cửa trời đón gió 1.25 1.069 0.7 1.2 6 6.735 6 Cột cửa trời hút gió 1.25 1.069 -0.6 1.2 6 -5.773 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 4 GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN 26 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP 223 2 223 1 140 350 11 9 Hình 3.48 Sơ đồ tính ô bản 1 và 2 - Tính momen uốn (trên một đơn vị dài) trong các ô bản đế theo công thức M i bi di2 - Trong đó: Mi là trị số ủa momen uốn trong ô bản đế thứ i di là nhịp tính toán của ô bản đế thứ i σi là ứng suất phản lực của bê tông móng trong ô bản thứ i αb là hệ số tra bảng phụ thuộc vào loại ô bản và tỷ số các cạnh của chúng Bảng 3.24 Hệ số αb với bản kê 3 cạnh hoặc 2 cạnh liền kề b2/a2 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 1.4 2 >2 αb 0.06 0.074 0.088 0.097 0.107 0.112 0.120 0.126 0.132 0.133 - Ô 1 (bản kê 2 cạnh liền kề): b 2 11.9 cm � b 2 11.9 0.452 �� a 2 26.3 cm � a 2 26.3 - Tra bảng, nội suy ta được: αb = 0.06 M1 b1d12 0.06 �0.798 �26.32 33.118 kNcm Ô 2 (bản kê 3 cạnh): b 2 22.3 cm � b 2 22.3 0.645 �� a 2 34.6 cm � a 2 34.6 - - Tra bảng, nội suy ta được: αb = 0.08 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 57 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP - M1 b 2d 22 0.08 �0.581 �352 55.644 kNcm Vậy, bề dày của bản đế được xác định theo công thức t bd 3.2.2 - 6M max f c 6 �55.644 21 �1 3.987 cm Chọn t bd 4 cm Tính dầm đế Dầm đế được hàn vào bản cánh cột Chọn hf = 8mm Kích thước dầm đế chọn như sau: bề dày 1cm, bề rộng 46cm Chiều cao dầm đế theo điều kiện truyền lực: M N 582.53 173.65 N dd � 767.325 kN hc 2 0.682 2 h dd - GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN N dd 767.325 1 1 39.061cm 2 f w h f 2 �(0.7 �18) �0.8 Chọn hdđ = 40 cm 3.2.3 Tính toán sườn A - Sơ đồ tính sườn là dầm công xôn ngàm vào bản bụng cột bằng 2 đường hàn liên kết 223 M V Hình 3.49 Sơ đồ tính sườn A - Ứng suất phân bố đều tại tâm ô bản 2: c 0.308 kN/cm² h qs 0.308 � 0.308 �35 10.78 kN / cm 2 2 ql 10.78 �22.3² M ss 2680 kNcm 2 2 V q s ls 10.78 �22.3 240.394 kN - Chọn bề dày sườn ts = 1 cm Chiều cao của sườn xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn: SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 58 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN 6M s 6 �2680 27.67 (cm) t s f c 1 �21 Chọn hs = 30 cm hs � - 3.2.3.1 Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương: 2 2 �6 �2680 � �240.394 � td 3 � � 3 �� � 22.62 kN/cm² �1�30² � �1�30 � 2 1 - 2 1 td �1.15f c 1.15 �21 24.15 kN/cm² Chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụng cột là hf = 1 mm �A w 2 �1 �(30 1) 58 cm 2 � � 1�(30 1)2 280.33 cm 3 �Ww 2 � 6 � 2 2 2 2 �M � �V � �2680 � �240.394 � 2 td � s � 3 �� s � � � 3 �� � 11.95 kN / cm � 58 � �Ww � �A w � �280.33 � - 12.6 kN / cm 2 Khả năng chịu lực của sườn A được đảm bảo 3.2.4 Tính toán sườn B - Tương tự , với bề rộng truyền tải vào sườn là: B 1.5 �ls 1.5 �14.0 21 cm qs 0.798 �21 16.758 kN / cm q s ls2 16.758 �142 Ms 1643 kNcm 2 2 Vs q s ls 16.758 �14 234.612 kN - - Chọn bề dày sườn ts = 1.4 cm Chiều cao của sườn xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn: 6M s 6 �1643 hs � 18.31 cm t sf c 1.4 �21 �1 Chọn hs = 20 cm 3.2.4.1 Kiểm tra điều kiện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương 2 - 2 �6 �1643 � �234.612 � td 3 � 3 �� � 2 � 1.4 �20 � � �1.4 �20 � 22.815 kN / cm 2 1.15f c 1.15 �21�1 24.15 kN / cm 2 Chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn B vào dầm đế h f = 1.2 cm Diện tích tiết diện và moment uốn của các đường hàn là: A w 2 �1.2 �(20 1) 45.6 cm 2 � � � 1.2 �(20 1)2 144.4 cm 3 �Ww 2 � 6 � 2 1 2 1 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 59 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP - GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Khả năng chịu lực của các đường hàn liên kết được kiểm tra theo công thức: 2 2 2 2 �M � �V � �1643 � �234.612 � td � s � � s � � � � � W A 144.4 � � � 45.6 � � w� �w� 12.48 kN / cm 2 (f w ) min c (0.7 �18) �1 12.6 kN / cm 2 STEEL PLATE 460x400x10 RIB A 300 200 hf = 10 mm RIB B (Thick 14) hf = 12 mm 40 400 10 Hình 3.50 Cấu tạo chân cột 3.2.5 Tính bu lông - Để tính bu lông neo cần chọn cặp nội lực M, N tại chân cột gây kéo lớn nhất giữa bản đế và móng (M max, Ntu, Vtu) Từ bảng tổ hợp nội lực, ta chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất là: M 582.53 kNm � � N 173.65 kN � � V 103.36 kN � - Chiều dài vùng bê tông chịu nén dưới bản đế là c = 51.4 cm ( phía có σmax ) Chọn khoảng cách từ mép biên bản đế đến tâm bu lông 7 cm (hình vẽ), xác định được: - Khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của biểu đồ ứng suất nén: L c 100 51.4 a bd 32.87 cm 2 3 2 3 - Bố trí bu lông neo cách mép ngoài bản đế 7 cm: SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 60 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN c 51.4 y L bd 7 100 7 75.87 cm 3 3 STEEL PLATE 460x400x10 RIB A 200 300 hf = 10 mm RIB B (Thick 14) hf = 12 mm 40 400 10 y a smin smax c/3 c Hình 3.51 Sơ đồ bó trí bu lông ngàm chân cột với móng - - - - Tổng lực kéo trong thân các bu lông neo ở một phía chân cột: M Na 582.53 �10 2 173.65 �32.87 T1 692.57 kN y 75.87 Chọn thép bu lông neo mác CT38 có fba = 1500 daN/cm² Diện tích tiết diện cần thiết của một bu lông neo: T 692.57 A bayc 1 11.54 cm 2 n1f ba 4 �15 Chọn bu lông ϕ48 có Abn = 14.8 cm2 Tính lại tổng lực kéo trong thân các bu lông neo ở một phía chân cột: M N 582.53 �102 173.65 T2 � 590.535 kN Lb 2 86 2 Lb là khoảng cách giữa 2 dãy bu lông neo ở hai biên của bản đế Do T2 < T1 nên đường kính bu lông neo đã chọn đã đạt yêu cầu Kiểm tra khả năng chịu cắt của các bulong: SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 61 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP - GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN V 103.36 0.25 = 12.92 kN < N b c = f hb A b1 n f 0.7 �100 �11.2 � �1 115.29 kN n 8 b2 1.7 Bulong đã chọn thỏa yêu cầu chịu cắt 3.2.6 Tính toán các đường hàn liên kết cột vào bản đế - Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào bản đế được tính toán trên quan niệm momen và lực dọc do các đường hàn ở bản cánh chịu, còn lực cắt do các đường hàn ở bản bụng chịu Nội lực tính toán chọn trong bảng tổ hợp nội lực chính là cặp đã dùng để tính toán các bu lông neo Các cặp khác không nguy hiểm bằng: - Lực kéo trong bản cánh cột do momen và lực dọc phân vào theo: M N 582.53 173.65 Nk � 767 kN h 2 0.682 2 - Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở một bản cánh cột (kể cả đường hàn liên kết dầm vào bản đế): � (46 1) � 34.6 1 1� 2 �� 46 30 1� 88.6 cm � 1� 2 �� �llw 2 �� � � � � 2 � � 2 � � 2 � - Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản cánh cột: Nk 767 h fyc 0.687 cm �l1w f w min c 88.6 �12.60 �1 - Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản bụng cột: V 103.36 h fyc 0.063 cm �ll2w f w min c 2 �(66.4 1) �12.6 �1 - Kết hợp cấu tạo chọn hf = 0.8 cm 3.3 - Liên kết cột với xà ngang Chọn cặp tổ hợp nội lực gây kéo lớn nhất để tính toán ( Mmax, Ntu, Vtu ) M 363.841 kNm � � N 79.791 kN � � V 75.333 kN � SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 62 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN 640 510 425 340 255 170 300 100 100 100 85 25 110 85 85 85 85 85 85 80 50 45 820 Hình 3.52 Bố trí bulong trong liên kết cột với xà ngang 3.3.1 Tính toán bu lông liên kết cột với xà ngang - Chọn bu lông cường độ cao cấp bền 8.8, đường kính bu lông chọn là d = 22 mm Bố trí bu lông thành 2 dãy với khoảng cách như hình - Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy như sau: - Bề dày: t s �t w � t s 1.6 cm - Bề rộng: ls 9 cm Chiều cao: h s 1.5 �ls 1.5 �9 13.5 (cm) � h s 15 cm - Khả năng chịu kéo của một bu lông N tb f tb �A bn 40 �3.03 121.2 (kN) - Trong đó: - - 2 ftb : Cường độ tính toán chịu kéo của bu lông f tb 40 kN / cm Abn : Diện tích thực của thân bu lông Khả năng chịu trượt của một bu lông cường độ cao: 0.25 1 �1 43.03 (kN) N b f hb �A � b1 � �n f 0.7 �110 �3.8 �� b2 1.7 Trong đó: fhb: Cường độ tính toán chịu kéo của vật liệu bu lông cường độ cao trong liên kết ma sát f hb 0.7f ub 2 fub: Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của bu lông f ub 110 kN / cm , mác thép 40Cr A: Diện tích tiết diện của thân bu lông SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 63 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP - GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN γb1: Hệ số điều kiên làm việc của liên kết γb2, μ : Hệ số độ tin cậy và hệ số ma sát của liên kết nf : Số lượng mặt ma sát của liên kết (nf = 1) Lực kéo tác dụng vào một bu lông ở dãy ngoài cùng do mô men phân vào: M h1 N N bmax � 2 2�h i n 368.841 �10 2 �64 79.791 2 2 2 2 2 2 2 2 �(8.5 17 25.5 34 42.5 51 64 ) 16 115.59 kN N 115.59 kN N tb 121.2 kN Do b max nên các bu lông đủ khả năng chịu - kéo - Kiểm tra khả năng chịu trượt của một bu lông: - V 75.333 4.708kN N b c 43.03 kN n 16 Khả năng chịu cắt của bu lông được đảm bảo 3.3.2 Tính toán mặt bích - Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn: bN 10 �115.59 t �1.1 1 b max 1.1 � 1.29 cm (b b1 )f (30 10) �21 - - Mặt khác: b N 10 �115.59 �(8.5 17 25.5 34 42.5 51 64) t �1.1 1 � i 1.1� 1.638 cm (b h1 )f 64 �(30 64) �21 Trong đó: N i = N bmax × - hi h1 là lực kéo tác dụng lên 1 bu lông thứ i Chọn t = 2cm 3.3.3 Tính toán đường hàn liên kết tiết diện dầm với mặt bích - Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía ngoài cánh kể cả ở sườn �l w 4 �(14.3 1) 2 �(9.5 1) 70.2 cm - Lực kéo trong bản cánh ngoài do mô men và lực dọc phân vào: M N 363.481�100 79.791 Nk = � = = 479.36 (kN) h 2 70 2 - Vậy chiều cao cần thiết của đường hàn này: Nk 479.36 h fyc 0.542 cm l f 70.2 � 12.6 � 1 �w w min c SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 64 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN - Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích (coi các đường hàn này chịu lực cắt lớn nhất ở đỉnh cột xác đinh từ bảng tổ hợp): V 75.333 h fyc 0.045 cm l f 2 � 66.4 1 � 12.6 � 1 �w w min c - Chọn chiều cao đường hàn là 0.6 cm 4 Bolt Ø18 RIB THICK 10 hf = 6mm 150X90X16 23 23 16 Bolt Ø22 25 110 85 85 85 85 85 85 80 50 45 820 3 600 800 600 3 2 Bolt Ø20 I20 18 664 18 700 B Hình 3.53 Cấu tạo mối nối cột với xà ngang 3.4 - Thiết kế mối nối xà ( ở nhịp ) Trong bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nội lực gây kéo nhiều nhất cho các bu lông tại tiết diện đỉnh xà: SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 65 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP - GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN M 124.455 kNm � � N 12.113 kN � � V 13.0813 kN � Bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích kích thước như sau: Bề dày: ts = 1 cm Chiều cao: hs = 9 cm Bề rộng: ls = 1.5hs = 1.5 × 9 =13.5 cm Chọn ls = 15cm 3.4.1 Tính toán bu lông liên kết: 100 100 45 110 200 410 300 100 100 45 18 100 8 Bolt Ø20 143 14 143 High weld 6mm Hình 3.54 Sơ đồ bố trí bu lông mối nối nhịp xà - Chọn bu lông cường độ cao, cấp độ bền 8.8, đường kính bu lông dự kiến là d = 20 mm Bố trí bulong thành 2 dãy với khảng cách giữa các bulong tuân thủ quy định Lực kéo tác dụng vào một bulong ở dãy dưới cùng do moment phân vào Mh1 Ncos Vsin N bmax = � � 2 2�h i n n 124.455×102 × 41 12.113× 0.995 13.081× 0.1 2× (10 2 + 30 2 + 412 ) 8 8 93.82 (kN) - - N 93.82 kN N tb 98 kN Do b max nên các bu lông đủ khả năng chịu lực Khả năng chịu cắt của các bu lông được kiểm tra theo công thức: N sin �V cos 12.113 �0.1 13.081 �0.995 1.778 kN N vb 35.56 kN n 8 Bề dày của mặt bích xác định từ các điều kiện sau: SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 66 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP t �1.1 - - b1N b max (b b1 )f 1.1� GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN 10 �93.82 1.163 cm (30 10) �21 Mặt khác: b �N i 10 �93.82 �(10 30 41) t �1.1 1 1.1� 1.226 cm (b h1 )f 41�(30 41) �21 Trong đó: N i = N bmax × hi h1 là lực kéo tác dụng lên 1 bu lông thứ i - Chọn t = 2 cm - Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh ngoài (kể cả sườn): �l w - 4 �(14.3 1) 2 �(9.4 1) 70 cm Lực kéo trong bản cánh ngoài do mô men và lực dọc phân vào: M N cos V sin Nk � � h 2 2 2 � 124.455 �10 12.113 �0.995 13.081�0.1 � � � 40 2 2 � � 305.765 kN - Vậy chiều cao cần thiết của đường hàn này: Nk 305.765 h fyc 0.346 cm �lw f w min c 70 �12.6 �1 Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích (coi các đường hàn này chịu lực cắt lớn nhất ở nhịp xác đinh từ bảng tổ hợp): N sin �V cos h fyc �lw f w min c - 12.113 �0.1 13.081�0.995 2 � 36.4 1 �12.60 �1 0.016 cm Chọn chiều cao đường hàn là 6 mm SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 67 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN 12 100 High weld 6 mm 110 12 45 150X90X10 500 200 8 Bolt Ø20 20 20 Hình 3.55 Chi tiết mối nối xà ( nhịp ) 3.5 - - - Chi tiết nối đỉnh xà Trong bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nội lực gây kéo nhiều nhất cho các bu lông tại tiết diện đỉnh xà: M 145.056 kNm � � N 59.481 kN � � V 5.948 kN � Đây là cặp nội lực nguy hiểm nhất trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng nguy hiểm nhất gây nên trong tiết diện xà Tương tự như liên kết cột với xà ngang, chọn bu lông cường độ cao cấp bền 8.8, đường kính bu lông dự kiến là d = 20mm Bố trí bu lông thành 2 hàng Ở phía ngoài của 2 bản cánh xà ngang bố trí 2 cặp sườn gia cường cho mặt bích giống như chi tiết nối xà, kích thước như sau: Bề dày: ts = 1cm Chiều cao: hs = 9cm Bề rộng: ls = 1.5hs = 1.5 × 9=13.5cm Chọn ls = 15cm 100 100 45 120 280 400 520 120 120 45 100 8 Bolt Ø20 SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 143 14 143 68 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Hình 3.56 Sơ đồ bố trí bulong ở vị trí mối nối đỉnh xà - Lực kéo tác dụng vào một bu lông ở dưới cùng do momen và lực dọc phân vào (do momen có dầu dương nên coi tâm quay trùng với dãy bulong phía trên cùng): N b max Mh1 N cos V sin � � 2 2�h i n n 145.056 �102 �52 59.481 �0.995 5.948 �0.1 2 2 2 2 �(12 40 52 ) 8 8 77.466 kN N b max 77.466 kN N tb 98kN - Do nên các bu lông đủ khả năng chịu lực Khả năng chịu cắt của các bu lông được kiểm tra theo công thức: N sin �V cos 59.481�0.1 5.948 �0.995 1.483 kN N vb 35.56 kN n 8 - Bề dày của mặt bích xác định từ các điều kiện sau: bN 10 �77.466 t �1.1 1 b max 1.1� 0.96 cm (b b1 )f (30 10) �21 - Mặt khác: b N 10 �77.466 �(12 40 52) t �1.1 1 � i 1.1 � 0.949 cm (b h1 )f 52 �(30 52) �21 Trong đó: - N i = N bmax × hi h1 là lực kéo tác dụng lên 1 bu lông thứ i - Chọn t = 1 cm - Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh dưới (kể cả sườn): �l w - 4 �(14.3 1) 2 �(9.4 1) 70 cm Lực kéo trong bản cánh ngoài do mô men và lực dọc phân vào: M N cos V sin Nk � � h 2 2 2 � 145.056 �10 59.481 �0.995 5.948 �0.1 � � � 40 2 2 � � 333.35 kN - Vậy chiều cao cần thiết của đường hàn này: Nk 333.35 h fyc 0.378 cm l f 70 � 12.6 � 1 �w w min c SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 69 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP - Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích (coi các đường hàn này chịu lực cắt lớn nhất ở đỉnh cột xác đinh từ bảng tổ hợp): N sin �V cos h fyc �lw f w min c - GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN 59.481�0.1 5.948 �0.995 2 � 36.4 1 �12.60 �1 0.013 cm Kết hợp chọn chiều cao đường hàn là 6 mm 45 610 45 120 8 Bolt Ø20 280 120 90 150X90X10 20 20 Hình 3.57 Chi tiết mối nối đỉnh xà - Ứng suất trong đường hàn góc bản cánh: Nk 333.35 c 10.065 kN/cm² 2 �h f (b f t w 1) 2 �0.6 �(30 1.4 1) c f w min 12.6 kN/cm² - Ứng suất trong đường hàn bản bụng w 59.481�0.1 5.948 �0.995 0.279 kN/cm² 2 �0.6 �(36.4 1) c f w min 12.60kN/cm² SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 70 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP - GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Chiều cao đường hàn đủ khả năng chịu lực SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 71 ... 28 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Hình 2.33 Biểu đồ lực dọc tĩnh tải Hình 2.34 Biểu đồ momen hoạt tải mái trái SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 29 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP... 14149187 24 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Hình 2.26 Hoạt tải gió phải Hình 2.27 Áp lực lớn lên vai cột bên trái SVTH: MAI DUY TOÀN – 14149187 25 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD... TOÀN – 14149187 22 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC THIỆN Hình 2.22 Tĩnh tải Hình 2.23 Hoạt tải mái trái SVTH: MAI DUY TỒN – 14149187 23 ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : PHẠM ĐỨC