Đồ án Kết Cấu Thép CÁC THÔNG SỐ CHUNG PHƯƠNG ÁN 1 PHẦN 1 TÍNH TOÁN KHUNG NGANG PHƯƠNG ÁN CỘT DÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN VỊ PHƯƠNG ÁN 2 PHẦN 1 TÍNH TOÁN KHUNG NGANG THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN PHƯƠNG ÁN 3 PHẦN 1 TÍNH TOÁN KHUNG
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: MỤC LỤC NHÓM 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: CÁC THÔNG SỐ CHUNG I DỮ LIỆU Đề - NHÓM Nhịp nhà: L = 24 (m) Sức trục: Q = 20.0 (T) Cao trình đỉnh ray: Hr = 7.5 (m) Tải trọng gió tiêu chuẩn: w0 = 95.0 KN/m2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: Địa hình khu vực A Bước khung: B = (m) Chiều dài nhà: £ = 90 (m) Độ dốc mái: i = 10% Vật liệu lợp tôn kim loại: gtc = 0.1 KN/m2 Cầu trục có chế độ làm việc trung bình, móc cẩu mềm Các số liệu tra bảng Loại ray thích hợp: KP70 - Nhịp cầu trục: Lk = 22.5 (m) - Chiều cao gabarit cầu trục: Hk = 2400 (mm) - Bề rộng cầu trục: Bk = 6300 (mm) - Khoảng cách trục bánh xe cầu trục: K = 4400 (mm) - Áp lực tác động lên ray: = 220 kN - = 60 kN Trọng lượng: xe Gxc = 85 kN ; cầu trục Gct = 360 kN Thông số kỹ thuật Số liệu thép sử dụng CT34 tương đương - f = 22.0 kN/cm2, cường độ thiết kế vật liệu thép - RB = 1.1 kN/cm2, cường độ thiết kế chịu nén móng BTCT Que hàn E42, N42, E6013 - fwf = 15 kN/cm2, cường độ thiết kế đường hàn góc - fws = 19 kN/cm2, cường độ chịu cắt thép biên nóng chảy - fw = 18 kN/cm2, cường độ thiết kế đường hàn đối đầu chịu kéo, nén - fwv = 13 kN/cm2, cường độ thiết kế đường hàn đối đầu chịu cắt Bu long liên kết cấp độ bền 4.6 - ftb = 17 kN/cm2, cường độ thiết kế BL (cấp 4.6) chịu kéo - fvb = 15 kN/cm2, cường độ thiết kế BL (cấp 4.6) chịu cắt - fcb = 18 kN/cm2, cường độ thiết kế BL (cấp 4.6) chịu ép mặt Bu long liên kết cấp độ bền 8.8 - ftb = 40 kN/cm2, cường độ thiết kế BL (cấp 8.8) chịu kéo - fvb = 35 kN/cm2, cường độ thiết kế BL (cấp 8.8) chịu cắt - fcb = 32 kN/cm2, cường độ thiết kế BL (cấp 8.8) chịu ép mặt II KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC Xác định kích thước theo phương đứng - NHĨM Cao trình đỉnh ray : Hr = 7.5 m Chiều cao mặt cắt ray : hR = 200 mm ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: - Chiều cao tiết diện dầm cầu chạy : Chọn: hdcc = 60 (cm) Không bố trí đoạn cột chon đất : hm = Độ võng kết cấu mái : - Khe hở an tồn cầu trục kèo : a2 = 100 mm Chiều cao cột : HCT = hdcc + hR + HK + a2 + ∆ = 600 + 120 + 2400 + 100 + 100 = 3320 - - - - (mm) Chọn chiều cao cột HCT=3400 (mm)= 3.4 (m) Chiều cao cột : HCD= Hr – hdcc – hR = 7500 – 600 – 200 = 6700 (mm) Vậy chọn: HCT = 3.4m HCD = 6.7m Chiều cao đầu dàn kèo: Chọn Hđd = 1.5 (m) Chiều cao dàn kèo nhịp: Chiều cao cửa mái: Chọn HCM = 1.5 (m) Xác định kích thước theo phương ngang - Khoảng cách tim ray: Lk = 22.5 (m) Chiều cao tiết diện cột trên: Chọn hCT = 400 (mm) = 40 (cm) Chọn trục định vị trùng mép cột trên: - Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị: - Chiều cao tiết diện cột dưới: cầu trục cột dưới: Tim ray trùng với trục nhánh Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung ngang, ta có: NHĨM ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP III GVHH: - Như vậy, trị số chiều cao tiết diện cột chọn đạt yêu cầu Khoảng cách từ trục cột đến tim ray theo phương ngang: - Chiều rộng chân cửa mái: LCM = 6(m) XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG Theo phương đứng 1.1 Tải trọng mái 1.1.1 Tĩnh tải Độ dốc mái i=10% => góc hợp mái phương ngang Tải trọng Tải mái Xà gồ Dàn, giằng Cửa mái Công thức Hệ số vượt tải Tải tiêu chuẩn (kN/m2) B Tải tính tốn (kN/m) 1.1 0.1 0.79 1.1 0.1 0.66 1.1 0.2 1.32 1.1 0.1 0.66 Tổng NHÓM 3.43 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1.1.2 GVHH: Hoạt tải Tải trọng thi công sửa chữa mái 1.2 Tải trọng cầu trục 950 4400 Ptcmax(i) 950 950 Ptcmax(i) 6000 0.267 - Kí hiệu γQ nc γn kd NHÓM 4400 Ptcmax(i) 950 Ptcmax(i) 6000 0.683 Các thơng số cầu trục Tên kí hiệu Hệ số tin cậy sức trục Hệ số kết hợp đồng thời cầu trục đứng gần Hệ số kể đến tăng áp lực cầu trục đường ray mối nối đường ray không phẳng Hệ số kể đến ảnh hưởng tải trọng di động Tổng áp lực TC lớn bánh xe CT nhân với tung độ ĐAH Tổng áp lực TC nhỏ bánh xe CT nhân với tung độ ĐAH Giá trị 1.1 0.85 (Chế độ làm việc nhẹ trung bình) 1.1 (Chế độ làm việc nhẹ trung bình) 1.0 (Chế độ làm việc nhẹ trung bình) ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: Cơng thức tính tốn: Theo phương ngang 1.1 Tải trọng cầu trục Lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu trục: Lực ngang tiêu chuẩn bánh xe cầu trục hãm xe con: Lực hãm xe con, qua bánh xe cầu trục truyền lên dầm hãm vào cột: 1.2 Tải trọng gió NHĨM ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Stt GVHH: Tên Chiều cao cột Chiều cao cột Chiều cao dàn kèo Tải trọng gió Hệ số khí động Kí hiệu Hd Ht H0 H1 H2 H3 Wtc Giá trị 6.7 m 3.4 m 1.5 m 0.9 m 1.5 m 0.3 m 0.95 kN/m2 C1 -0.436 C3 -0.5 Hệ số độ tin cậy γf 1.2 Hệ số thay đổi áp lực gió k Phía dàn (< 10.1m) k 1.18 Đỉnh mái (H = 14.3m) k 1.23 Cao trình trục cánh : H =10.1 m, địa hình A → k = 1.1824 Tồn phần tải gió tác dụng từ đáy kèo lên đến đỉnh mái qui W đ ,Wh, Tải trọng tập trung phần mái đặt trục cánh dàn: + Phía đón gió: NHĨM ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: + Phía hút gió: Tải trọng gió phân bố lên cột: + Phía đón gió: + Phía hút gió: NHĨM ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: PHƯƠNG ÁN NHÓM 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: Trong đó: Ftr Fd tiết diện cánh cánh dàn ztr zd khoảng cách từ trọng tâm cánh cánh đến trục trung hồ dàn tiết diện nhịp µ = 0.8 hệ số kể đến độ dốc cánh biến dạng bụng Ftr = 13.82 cm2 ; Fd = 9.6 cm2 F = Ftr +Fd = 23.42 cm2 ztr = (Fd x 2.7)/(Ftr + Fd) = 1.11 (m) zd = 2.7 – ztr = 1.59 (m) (13.82x1112+9.6 x1592)x0.8 = 412974 cm4 Kiểm tra giả thiết: Id (cm4) ICT (cm4) Id/ICT Id/ICT (giả thiết) Chênh lệch (%) 16069.7 412974 25.7 28 8.9 Với chênh lệch nhỏ 30% kết nội lực giả thiết với thực tế không chênh lệch nhiều Tính tốn chi tiết nút dàn : Đường hàn góc có: fwf = 15 kN/cm2 Cường độ chịu cắt TCB biên nóng chảy: fws = 19 kN/cm2 10 1 - c a 11 12 d 13 14 e 15 16 b Hình: sơ đồ nút dàn Chọn phương pháp hàn tay chiều dài cấu kiện mỏng là: 7mm hmin=5(mm) NHÓM 171 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: Chọn hf=5(mm) Chiều dài đường hàn sống: Chiều dài đường hàn mép: NHÓM 172 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: Bảng tổng hợp tính đường hàn nút sau: Loại Nút TXDD TCD TCT TBPN TCT TCT TXDD TB TB TCD TCD TB TB TB TCT TCT TB TB TB TCT TCT TB TB TB TCD TB TB TCT TB TB Thanh a c c d a b d d 12 13 d e b e 16 N kN hhs mm -105.031 56.270 81.937 6.808 81.937 -110.227 -105.031 66.479 0.000 -17.002 121.942 66.479 -15.330 -28.963 -110.227 -110.227 7.069 6.419 -15.330 -110.227 -120.130 -28.963 0.000 -11.936 121.942 -11.936 7.009 -120.130 2.762 7.009 hhm mm 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Ghi chú: TXĐG: TCT: TCD: NHÓM Thanh xiên đầu giàn Thanh cánh Thanh cánh 173 lhs cm 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 7.00 3.75 5.46 0.45 5.46 7.35 7.00 4.43 0.00 3.75 8.13 4.43 1.02 1.93 7.35 7.35 0.47 0.43 1.02 7.35 8.01 1.93 0.00 0.80 8.13 0.80 0.47 8.01 0.18 0.47 lhm cm 3.00 1.61 2.34 0.19 2.34 3.15 3.00 1.90 0.00 1.61 3.48 1.90 0.44 0.83 3.15 3.15 0.20 0.18 0.44 3.15 3.43 0.83 0.00 0.34 3.48 0.34 0.20 3.43 0.08 0.20 lhs cm lhm cm 6 8 4 4 8 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TB: TBPN: GVHH: Thanh bụng Thanh bụng phân nhỏ Mắt liên kết dàn vào cột Dàn liên kết cứng vào cột thông qua hai mắt dàn : mắt mắt đầu dàn Tính nút dưới- nút : Cấu tạo : Lực dọc cánh : Thanh a: N1 = 56.27 kN, 2L70x6 Lực dọc xiên đầu dàn : Thanh 1: N = - 105,031 kN, 2L60x5, nghiêng góc 340so với phương ngang Momen đầu dàn: M = 126.818 kNm Bản mã 6x240x300 Bản gối 8x160x300 5.1 Bulơng 6φ20 Tính nút : o Kiểm tra liên kết hàn mã gối : a = 5.0 cm : khoảng cách từ trục cánh đến trọng tâm đường hàn lw = 29 cm : đường hàn liên kết mã vào gối Lực ngang đầu dàn : Trong đó: M: moment đầu dàn ho: chiều cao đầu dàn Lực dọc đầu dàn : R = N2 sin340 = 105.031 x sin340 = 58.73 (kN) Moment lệch tâm: Mlt = H.e = 84.55 x 5.0 = 422.75( kNcm) Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết mắt vào gối o NHÓM Ta chọn : hh = mm Tính bề dày gối : 174 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: Quan niệm gối ngàm hai cạnh hai hàng bulông, chịu lực nhổ H , làm tách khỏi thân cột Với b1 = cm khoảng cách hai hàng bulông đứng, suy ra: Trong đó: l chiều dài gối (l=30cm) Chọn bề dày gối tbg = mm o Tính tốn liên kết bulông gối vào cánh cột : Chọn số bulông liên kết : bulông, với l1 = 18cm , l2 = 9cm Với li : khoảng cách từ hàng bulông đến hàng bulông thứ i z = 14cm : khoảng cách trục cánh đến hàng bulông Chọn bulông cấp 4.6 có cường độ thiết kế bulơng chịu kéo: ftb = 17 kN/cm2 Lực lớn xuất bulơng Diện tích thu hẹp qua ren bulơng cần thiết Chọn bulơng d20, có diện tích qua ren o Kiểm tra khả chịu cắt bu lông : Khả chịu cắt bu lông [N]vb=fvb γb.A.nv = 15 x 0.9 x 3.14 x1= 42.39( kN) Khả chịu ép mặt bu lông [N]cb=fcb γb.d.(Σt)min = 39.5 x 0.9 x 2.0 x 0.8 = 56.88 kN Nkiểm tra = min(Nvb, Ncb) = 42.39 kN Lực cắt tác dụng lên bu lông : R/6 = 58.73/6 = 9.79 kN < 42.39 kN Kết luận: thoả điều kiện chịu cắt bulơng NHĨM 175 240 8x160x300 50 50 8x240x300 172L-70x6 l=5722 150 30 300 60 40 50 90 60 I-400x200x8x8 60 90 90 60 300 8x160x300 x5 60 05 L 12 l=28 6x240x300 Tính nút trên-nút 2: Cấu tạo : Nội lực tính tốn : Thanh cánh trên: Thanh c: 2L60x6, N1 = 81.94 kN với góc nghiêng so với phương ngang = 60 Thanh bụng phân nhỏ: Thanh 9: 2L50x5, N2 = 6.81kN với góc nghiêng so với phương ngang = 250 Bản mắt: 6x220x240 Bản gối:8x160x240 Bulơng 4φ20 Tính nút : Kiểm tra liên kết hàn mã gối : o e = cm : khoảng cách từ trục cánh đến trọng tâm đường hàn lh = 23 cm : đường hàn liên kết mã vào gối Lực ngang đầu dàn : Trong đó: M: moment đầu dàn ho: chiều cao đầu dàn Lực dọc đầu dàn : R =NTCT sin60+ NTBPN sin250 = 81.94 x sin60+6.81 x sin250 =11.44 (kN) Moment lệch tâm: Mlt = H.e = 84.55 x = 253.65( kNcm) Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết mắt vào gối NHÓM 176 16 6M20 160 4040 GVHH: 19.4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: Ta chọn : hf = mm Tính bề dày gối : o Quan niệm gối ngàm hai cạnh hai hàng bulông, chịu lực nhổ H , làm tách khỏi thân cột Với b1 = cm khoảng cách hai hàng bulơng đứng, suy ra: Trong đó: l chiều dài gối (l=24cm) Chọn bề dày gối tbg = mm o Tính tốn liên kết bulơng gối vào cánh cột : Chọn số bulông liên kết : bulông, với l1 = 12cm Với li : khoảng cách từ hàng bulông đến hàng bulông thứ i z =5cm : khoảng cách trục cánh đến hàng bulông Chọn bulông cấp 4.6 có cường độ thiết kế bulơng chịu kéo: ftb = 17 kN/cm2 Lực lớn xuất bulơng Diện tích thu hẹp qua ren bulơng cần thiết Chọn bulơng d20, có diện tích qua ren o Kiểm tra khả chịu cắt bu lông : Khả chịu cắt bu lông [N]vb=fvb γb.A.nv = 15 x 0.9 x 3.14 x1= 42.39( kN) Khả chịu ép mặt bu lông [N]cb=fcb γb.d.(Σt)min = 39.5 x 0.9 x 2.2 x 1.2 = 56.88 kN NHÓM 177 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: Nkiểm tra = min(Nvb, Ncb) = 42.39 kN Lực cắt tác dụng lên bu lông : R/4 = 11.44/4 = 2.86 kN Chọn = 0.7 cm Đường hàn liên kết sườn... -3.5350 -37.2774 5.0362 kN.m kN.m kN.m kN.m kN kN.m kN.m kN.m kN.m kN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: Sơ đồ: Mơmen NHĨM 21 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHH: 1.5 Tính khung với tải trọng gió : - Lực tác dụng: q q'