Thiết kế nhà công nghiệp một tầng 2 nhịp

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An Lời nói đầu Mơn học kết cấu thép mộ t môn h ọc quan c ngành xây d ựng Vì đồ án kết cấu thép nh ững đồ án lớn khó sinh viên khoa xây dựng Trong q trình làm đồ án thời gian sinh viên h ọc hỏi nhiều kiến th ức từ lý thuyết sách v kiến th ức thực tế, kiến thức truyền đạt từ giảng viên thơng qua đồ án đề sinh viên thiết kế cơng trình phù hợp với th ực tiễn Việc làm đồ án giúp sinh viên hi ểu lý thuyết rèn luy ện them k ỹ cho thân làm thuyết minh, hiểu dựng vẽ kỹ bảo vệ đồ án trước giảng viên Trong đồ án kết cấu thép này, em giao thiết kế nhà công nghi ệp gần với thực tế Với kiến thức có hạn ch ế chưa hiểu th ấu đáo hết nội dung nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Những sai sót chi tiết chưa phù hợp với th ực tiễn mong nh ận góp ý hướng dẫn giảng viên để em đúc kết them kiến th ức cho b ản thân Trong trình làm đồ án em chân thánh c ảm ơn nhiệt tình hướng dẫn thầy Hoàng Bắc An giảng viên ph ụ trách lớp học phần hướng dẫn giải đáp thắc mắc em đố án Chân thành cảm ơn thầy Sinh viên th ực Lý Văn Vinh SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An Mục lục Lời nói đầu Mục lục CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 0.1 Mục đích yêu cầu đồ án: 0.2 Nội dung khối lượng yêu cầu: 0.2.1 Đề tài số liệu: 0.2.2 Khối lượng yêu cầu: CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1 Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nhiệp: 1.1.1 Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp tầng: 1.1.2 Sơ đồ khung ngang 1.2 Kích thước khung ngang: 1.2.1 Kích thước cột: 1.2.2 Kích thước dàn: 1.3 Hệ giằng: .10 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN KHUNG NGANG .11 2.1 Tính tốn tải trọng tác dụng lên khung: 11 2.1.1 Tải trọng tác dụng lên dàn: .11 2.1.2 Tải trọng tác dụng lên cột: 11 2.1.2.1 Do ph ản lực dàn: 11 2.1.2.2 Do trọng lượn g dầm cầu ch ạy: 11 2.1.2.3 Do áp lực đứng bánh xe cầu chạy: 11 2.1.2.4: Do lực hãm xe con: 12 2.1.2.5: Tải trọng hệ giằng cột, tole tường: 13 2.1.3 Tải trọng gió lên khung: 13 2.2 Tính nội lực khung: 14 2.2.1 Sơ đồ tính khung: 14 2.2.2 Biểu đồ nội lực cột trục A: 16 2.2.2.1: Tĩnh tải: .16 2.2.2.2: Ho ạt tải: .17 2.2.2.7 Tính khung v ới tải trọng gió trái: .18 2.2.2.8 Tính khung v ới tải trọng gió ph ải: 19 2.2.2.3 Tính khung v ới momen cầu chạy trái: 20 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An 2.2.2.4 Tính khung v ới momen cầu chạy phải: 21 2.2.2.5 Tính khung v ới lực hãm trái: 22 2.2.2.6 Tính khung v ới lực hãm ph ải: 23 2.3 Xác định nội lực tính tốn: .24 2.3.1 Nguyên tắc tổ hợp nội lực: 24 2.3.2 Bảng tổ hợp nội lực: 24 2.3.2.1 Nội lực cột trục A: 25 2.3.2.2 Tổ hợp nội lực: 26 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỘT 27 3.1 Xác định chiều dài tính tốn cột: 27 3.1.1 Chiều dài tính tốn mặt phẳng khung: 27 3.1.2 Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng khung: 27 3.2 Thiết kế tiết diện cột: 27 3.2.1 Tiết diện cột trên: .27 3.2.1.1 Dạng tiết diện: 28 3.2.1.2 Chọ n tiết diện: 28 3.2.1.3 Kiểm tra tiết diện chọn: 29 3.2.2 Tiết diện cột dưới: 38 3.2.2.1 Cấu tạo cột: 38 3.2.2.2 Chọ n tiết diện: 38 3.2.2.3 Kiểm tra tiết diện nhánh cột chân cột: 40 3.2.2.4 Kiểm tra ổn định toàn c ột phương trục ảo với ngẫu lực lực dọc hai nhánh gây ra: 43 3.3 Thiết kế chi tiết cột: 45 3.3.1 Nối cột với phần cột – vai cột: 45 3.3.1.1 Mối nối hai ph ần cột: .46 3.3.1.2 Cấu tạo tính tốn vai cột: .47 3.3.2 Chân cột – liên kết cột với móng: 49 3.3.2.1 Cấu tạo chân cột: 49 3.3.2.2 Tính tốn chân c ột cho nhánh cột: 49 3.3.2.3 Tính tốn liên kết chân cột với móng – Bu lơng neo .55 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO .58 4.1 Sơ đồ kích thước dàn: 58 4.2 Tải trọng nội lực dàn: 58 4.2.1 Tải trọng tác dụng lên dàn: .58 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An 4.2.2 Nội lực tính tốn dàn: 59 4.2.3 Tổ hợp nội lực dàn: 60 4.3 Xác định tiết diện dàn: .62 4.3.1 Chiều dài tính tốn dàn: 62 4.3.2 Cấu tạo nút: 62 4.3.2.1 Nh ững yêu cầu cấu tạo chung dàn: 62 4.3.2.2 Các dạng tiết diện dàn: 62 4.3.3 Thiết kế tiết diện dàn: .63 4.3.3.1 Thiết kế dàn chịu nén tâm: 63 4.3.3.2 Kiểm tra dàn chọn chịu kéo: .64 4.3.4 Kết thiết kế tiết diện dàn: 65 4.4 Tính tốn chi tiết dàn: 66 4.4.1 Yêu cầu chung: 66 4.4.2 Nút khơng có nối cánh: 67 4.4.2.1 Chi tiết 3: 67 4.4.2.2 Chi tiết 4: 68 4.4.2.3 Chi tiết 5: 69 4.4.3 Nút có nối cánh: .71 4.4.3.1 Chi tiết 6: 71 4.4.3.2 Chi tiết 7: 72 4.4.4 Nút nối công trường: 73 4.4.4.1 Chi tiết 8: 73 4.4.4.2 Chi tiết 9: 75 4.4.4.3 Chi tiết 10: 77 4.4.5 Nút liên kết dàn với cột: 78 4.4.5.1 Chi tiết 11: 78 4.4.5.2 Chi tiết 12: 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .83 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 0.1 Mục đích yêu cầu đồ án: Đồ án kết c ấu thép đồ án th ứ tư sinh viên khoa xây dựng Thông qua kiến thức học lớp hiểu biết bổ sung them thông qua trình làm đồ án hỗ trợ them cho sinh viên số mặt như: - Giúp sinh viên ôn l ại kiến th ức h ọc h ọc phần k ết c ấu thép bi ết cách vận d ụ ng kiến thức vào cơng trình th ực tế - Biết thêm cấu tạo cơng trình thép gồ m nh ững b ộ phận cấu trúc - Giúp sinh viên làm quen v ới cách làm đồ án khác so v ới đồ án học trước 0.2 Nội dung khối lượng yêu cầu: 0.2.1 Đề tài số liệu: - Thiết kế nhà công nghi ệp tầng nh ịp gồm: nhịp có c ầu trụ c nhịp phụ không cầu trục Hình 0.1: Sơ đồ nhà cơng nghi ệp tầng – hai nh ịp - Số liệu thiết k ế: + Chiều dài nhà: ∑B = 120 + 6*4 = 144 (m) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An + Bề rộng nh ịp AB: L1 = 27m + Bề rộng nh ịp ph ụ BC: L2 = 15m + Bước khung: B = 6m + Sức nâng cầu trục chế độ làm việc: Q = 30/5 (T) – Nặng + Cao trình mặt ray: H1 = 12,8 + 0,052x52 = 15,5m + Chiều cao chênh lệch khung: Hk = 4m + Mái lộp tôn: độ dốc 10% + Kết cấu mái: nhịp – dàn cánh song song nhịp phụ - dầm thép + Cường độ thép CT34 có: f u = 34 kN/cm2 , f = 21 kN/cm2, fv = 12,2 kN/cm2 , fc = 30,9 kN/cm2 + Hệ số điều kiện làm việc: γc = 0,9 + Module đàn hồi củ a thép E = 21000 (kN/cm2) + Bê tông B20 có: Rb = 1,15 kN/cm2, Rbt = 0,09 kN/cm2 + Que hàn N42 có: f wf = 18 kN/cm2, fws = 16,65 kN/cm2 + Bu lơng 5.6 có: f vb = 19 kN/cm2, f tb = 21kN/cm2 + Vùng gió II địa hình A có: q o = 0,95 kN/m2 + Liên kết dàn v ới cộ t liên kết cứng 0.2.2 Khối lượng yêu cầu: - Thiết kế sơ đồ kết cấu khung ngang cho nhà công nghi ệp tầng – hai nhịp, xác định hệ giằng - Tính tốn tải trọ ng tác dụng lên khung ngang - Dựng mơ hình tính tốn b ằng phần mềm, xuất kết nội lực tổ hợp n ộ i lực cho cột trục A ho ặc B dàn mái - Tính tốn thi ết kế cột trục A ho ặc B thi ết k ế dàn mái - Thiết kế chi tiết c ộ t chi tiết nút dàn - Thể v ẽ khung ngang, c ột – dàn chi tiết thiết kế vẽ A1 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1 Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nhiệp: 1.1.1 Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp tầng: - Nhà công nghi ệp tầng kết cấu cấu tạo từ khung ngang liên k ết với thông qua h ệ chống dọc lớp h ệ giằng dọc lớp Hệ khung liên k ết với gia cố tang độ cứng cho tồn cơng trình b ằng hệ giằng cột hệ giằng ngang lớp lớp tạo thành hệ bất biến hình ch ịu t ải trọng cụ c - Các nhà cơng nghi ệp cịn có c ấu tạo c ửa mái để lấy gió, c ửa mái bố trí hệ giằng hệ giằng mái - Với nhà công nghi ệp có chiều dài lớn bố trí khu nhi ệt độ, cơng trình chia thành kh ố i riêng biệt cấu tạo nhà - Ở vị trí đầu cu ố i kh ối nhà bước c ột b ố trí lùi vào đoạn khoảng 500mm cho việc lắp đặt hệ sườn tường chắn gió Các hệ sườn tường sử dụng bước khung để chịu tải trọng gió giảm tải trọng tác dụng lên khung ngang 1.1.2 Sơ đồ khung ngang - Khung ngang cấu tạo côt hệ dàn mái Các cột nh ịp cột b ậc v ới c ột c ột đặc cột cột rỗng giằng nhà có h ệ cầu trục tải trọng 30T (v ới nhà công nghi ệp tải cầu trục 30T sử dụng cột đặc, từ 3075T nên sử dụ ng cột rỗng giằng 75T s dụng cộ t rỗ ng giằng) Cột nhịp phụ khơng có cầu trụ c sử dụng cột đặc - Hệ dàn mái h ệ dàn cánh song song đỡ lợp tole Hệ cửa mái dọ c nhà với chiều cao sơ 1,5m b ề rộng 6m ngày việc lấy gió tự nhiên làm mát bị hạn ch ế chủ yếu sử dụng thơng gió cưỡng nên bề rộng cửa mái khơng lấy lớn cơng thức sơ 1.2 Kích thước khung ngang: 1.2.1 Kích thước cột: - Chọ n chiều cao mặt ray tới đỉnh c ầu trục Hc dựa theo nh ịp c ủ a cầu trục: Lk = L1 - 2λ = 25,5 (m) tra catalo c ầu trục ta được: Hc = 2,75 (m) - Chiều cao mặt ray đến mép dười kèo: H2 = Hc + 0,1 + f = 2,75 + 0,1 + 0,15 = (m) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An với: 0,1 (m) khe h an toàn cầu trục kèo f kích thước xét đến độ võng dàn kèo thường chọ n 0,15 (m) - Chiều cao s dụ ng: H = H1 + H2 = 18,5 (m) - Chiều cao thực cột từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dàn: Ht = H2 + Hdc + Hr = + 0,7 + 0,2 = 3,9m với: chiều cao d ầm cầu trục Hdc = (1/8 : 1/10)B = 0,6 : 0,75 (m) chiều cao ray Hr thường lấy 0,2 (m) - Chiều cao thực cột từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện: Hd = H – Ht + H3 = 18,5 – 3,9 + 0,9 = 15,5 (m) với: H3 phần cột chôn cao trình thường ch ọn 0,6 – (m) - Vì sức cần trục Q = 30T nên ta chọn: + Khoảng cách từ trục định vị đến mép cột; a = 0mm + Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị: λ = 750mm 1  )H t = 325  390(mm) ht thường ch ọn 12 10 theo i số 250mm => ch ọ n ht = 500mm - Chiều cao ti ết diện cộ t trên: h t = ( - Chiều cao tiết diện cột dưới: hd = a + λ = 750 (mm) 1.2.2 Kích thước dàn:  1  1 - Chiều cao dàn: h dan =    L =    * 26 = 1,73  3, 25(m) →chọn hdan =  15   15  1,8m - Độ dốc dàn: i = 10% tương ứng nghiêng góc 5o43’ - Chiều cao c ửa mái chọ n 1,5m bề rộ ng 6m - Chiều cao d ầm mái nh ịp BC ch ọn hBC = 500mm - Chiều cao thực cột trục C: HC = (H + 0,9) + h dan – Hk – L2*i – h BC =(18,5 + 0,9) + 1,8 – – 15x0,1 – 0,5 = 15,2m - Yêu cầu kỹ thuật: Kho ảng cách nút dàn cánh thường từ 3– 6m, ta ch ọn khoảng cách nút dàn cánh 3m mái sử dụng tôn lợp nên khoảng cách xà gồ thiết kế cách 1,5m nên kho ảng cách bụng đứng chọn 3m Góc xiên cánh thiết kế từ 35– 55o SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An Hình 1.1: Kích thước khung ngang SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT C ẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An Hình 1.2: Mơ hình dàn mái 1.3 Hệ giằng: - Hệ giằng mái cánh trên: gồm chống dọc (xà gồ ) giằng xiên Thanh ch ống dọc liên kết dàn kèo thành khối bố trí theo kho ảng cách lắp ghép tôn, nên kho ảng cách xà gồ chọn 1,5m Giằng xiên chéo ch ữ thập bố trí hai khoang đầu mái, khoảng cách hệ giằng xiên từ 50–60m; nhà công nghiệp thiết kế có chiều dài 144m nên thiết k ế bốn hệ giằng xiên v ới khoảng cách hệ giằng xiên 48–42–48m - Hệ giằng mái cánh dưới: gồm chống d ọc, giằng ngang gi ằng dọc Thanh chống dọc cánh bố trí cho vị trí hai mép dàn dàn để tạo liên kết dàn kéo Giằng ngang bố trí theo vị trí hệ giằng xiên cánh Giằng dọc bố trí cho nhà có c ần trục làm việc nh ằm chịu lực hãm cần trục, kho ảng cách giằng dọ c 60m v ới cần trục có chế độ làm việc nặng; cơng trình cịa nh ịp 27m nên bố trí giằng dọc hai khoang đầu theo phương ngang - Hệ giằng đứng: bố trí theo vị trí hệ giằng ngang, nhà khơng có cầu trục treo nên khơng cần b ố trí giằng đứng dọ c suốt nhà Theo phương ngang khoảng cách giằng đứng 12-15m, nhịp 27m nên bố trí ba vị trí giằng đứng hai đầu gối tựa dàn dàn - Hệ giằng cột: bố trí vị trí có giằng mái đảm bảo khoảng cách giằng cột 75m từ đầu kh ối đến giằng cột đầu 50m h ệ giằng cột Giằng cột gồm giằng giằng dưới; gian đầu cuối khối ta khơng bố trí hệ giằng Góc giằng theo phương ngang 35-55o không phù hợp với điều kiện nên c ột bố trí thêm ch ống phụ chiều cao c ột SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 51 0,7 *67,84 + 1= + = 4,8cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 lfm = 0,3* N 51 0,3* 67,84 +1= + = 2,6cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 → Chọn lfs = lfm = 5cm - Đường hàn liên kết 110 111 vào b ản mã: + Chọn hf = 5mm + Hiệu số nộ i lực: ΔN = N111 – N110 = 27 kN + Ta có: α = o42’ + Nội lực đường hàn s ống: Ns = ( 0, 7N + 0,5P sin  ) + (0,5P cos ) = 9,64kN + Nội lực đường hàn s ống: Nm = ( 0,3N + 0,5P sin  ) + (0,5P cos  ) = 4,33kN + Chiều dài đường hàn: lfs = Ns 9,64 + 1= + = 1,8cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 lfm = Nm 4,33 +1= + = 1,34cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm 4.4.2.3 Chi tiết 5: Hình 4.5: Nội lực chi tiết SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 69 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An - Đường hàn liên kết 68 vào b ản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 68 0,7 * 40,84 + 1= + = 3, 27cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 lfm = 0,3* N 68 0,3* 40,84 +1= + = 1,97cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm - Tương tự 68 với nộ i lực lớn 21, 27 nên chiều dài đường hàn 21, 27 vào b ản mã là: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 115 116 vào mã: + Chọn hf = 5mm + Hiệu số nộ i lực: ΔN = 187,33 – 160,2 = 27,13 kN + Ta có: α = o42’ + Nội lực đường hàn s ống: Ns = ( 0, N − 0,5P sin ) + (0,5P cos ) = 9, 45kN + Nội lực đường hàn s ống: Nm = ( 0,3N − 0,5P sin  ) + (0,5P cos ) = 4,12kN + Chiều dài đường hàn: lfs = Ns 9, 45 + 1= + = 1,75cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 lfm = Nm 4,12 +1= + = 1,33cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 70 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An 4.4.3 Nút có nối cánh: 4.4.3.1 Chi tiết 6: Hình 4.6: Nội lực chi tiết - Đường hàn liên kết 53 vào b ản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N53 0,7 *54,1 + 1= + = 4cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 lfm = 0,3* N 68 0,3* 54,1 + 1= + = 2,3cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 → Chọn lfs = 5cm lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 112 113 vào mã: + Lực tính tốn mối nối: Nq = 1,2N112 = 1,2*100,2 = 120,24 kN + Diện tích tiết diện n ối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn ghép có bề dày tbg = 6mm bề rộng bgh = 60mm → Aq = 2*6*0,6 + 2*0,6*5 = 13,2 (cm2) + Ứng suất ghép: q = Nq = 9,11(kN / cm )  f c = 18,9(kN / cm ) Aq + Lực dọc tính đường hàn liên k ết ghép vào cánh: N gh = q Agh = 9,11* * 0, = 32,8(kN) + Chiều dài liên k ết b ản ghép vào cánh v ới chiều cao đường hàn 5mm: lf = Ngh h f  f f wf +1 = 32,8 + = 6, 2(cm) chọn lf = 7cm 0,5*12,6 → Chọn ghép dài: lbg = 7*2 + = 19 (cm) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 71 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Đường hàn liên k ết 112 vào mã với hf = 5mm: N bm2 = 1, 2N112 − 2N gh = 54,64(kN)  1, 2N 112 = 60,12(kN) → Nbm2 = 60,12 (kN) → l f = Nbm2 + = 10,54(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 4cm: ∑lf = 4*4 = 16 (cm) + Đường hàn liên k ết 113 vào mã với hf = 5mm: N bm1 = 1, 2N113 − 2N gh = 117, 22(kN)  1, 2N = 91, 41(kN) → Nbm1 = 117,22 (kN) Vì 113 có l ực tập trung P = 4,7 kN nên: Nbm = → l f = ( Nbm1 + Psin  ) + (P cos ) = 117,78(kN) N bm + = 22, 7(cm) h f  f f wf Chọn chiều dài đường hàn 6cm: ∑lf = 4*6 = 24 (cm) 4.4.3.2 Chi tiết 7: Hình 4.7: Nội lực chi tiết - Tương tự đường hàn bụng liên k ết v ới b ản mã tính trên, nội lực 54, 55, 22 không lớn tính nên chiều dài đường hàn ch ọn là: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 47 48 vào b ản mã: + Lực tính tốn mối nối: Nq = 1,2N47 = 1,2*129,31 = 155,17 kN + Diện tích tiết diện n ối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn ghép có bề dày tbg = 6mm b ề rộng bgh = 100mm → Aq = 2*10*0,6 + 2*0,6*7,5 = 21 (cm2) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 72 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP + Ứng suất ghép: q = GVHD: TS Hoàng Bắc An Nq Aq = 7, 4(kN / cm )  f c =18,9(kN / cm ) + Lực dọc tính đường hàn liên k ết ghép vào cánh: N gh = q Agh = 7, *10 * 0,6 = 44,4(kN) + Chiều dài liên k ết b ản ghép vào cánh v ới chiều cao đường hàn 5mm: lf = Ngh h f  f f wf +1 = 44,4 + = 8,05(cm) chọn lf = 9cm 0,5*12,6 → Chọn ghép dài: lbg = 9*2 + = 23 (cm) + Đường hàn liên k ết 47 vào b ản mã với hf = 5mm: N bm2 = 1, 2N 47 − 2N gh = 66,37(kN)  1, 2N112 = 77,59(kN) → Nbm2 = 77,59(kN) → l f = Nbm2 + = 16,32(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 5cm: ∑lf = 4*5 = 20 (cm) + Đường hàn liên k ết 113 vào mã với hf = 5mm: N bm1 = 1, 2N1 − 2N gh = 122, 6(kN)  1, 2N = 105,7(kN) → Nbm1 = 122,6 (kN) → l f = N bm1 + = 23,5(cm) h f  f f wf Chọn chiều dài đường hàn 6cm: ∑lf = 4*7 = 28 (cm) 4.4.4 Nút nối công trường: 4.4.4.1 Chi tiết 8: Hình 4.8: Nội lực chi tiết SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 73 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An - Đường hàn liên kết 107 vào mã: + Lực tính tốn mối nối: Nq = 1,2N107 = 1,2*51,92 = 62,3 kN + Diện tích tiết diện n ối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn ghép có bề dày tbg = 6mm b ề rộng bgh = 130mm → Aq = 13*0,6 + 2*0,6*5 = 13,8 (cm2) + Ứng suất ghép: q = Nq = 4,51(kN / cm )  f c = 18,9(kN / cm ) Aq + Lực dọc tính đường hàn liên k ết ghép vào cánh: N gh = q Agh = 4,51*13* 0,6 = 35,18(kN) + Chiều dài liên k ết b ản ghép vào cánh v ới chiều cao đường hàn 5mm: lf = Ngh 2.hf f fwf +1 = 35,18 + = 3,8(cm) chọn lf = 4cm *0,5*12,6 + Lực truyền qua b ản mã: Nbm = Nq − Ngh = 27,12(kN)  Nq = 31,15(kN) → Nbm = 31,15kN + Chiều dài đường hàn 107 v ới mã v ới hf = 5mm: l f = N bm + = 8,94(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 4cm: ∑lf = 4*4 = 16 (cm) - Đường hàn liên kết 28 vào b ản mã cách tính đường hàn b ụ ng trên, nội lực nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm - Tính toán đường hàn chi ti ết n ối: + Lực truyền qua hai b ản nối: N bn = N bm cos  = 31(kN) + Lực tập trung đỉnh: V = P − 2Ngh sin  = −2,3(kN) + Đường hàn liên k ết n ố i với mã: lf = N bm + = 3, 47(cm) 2.hf f fwf Chọn nối dày mm kích thước 10x15cm + Kiểm tra ứng suất b ản nối: = N bn 31 = = 2,55(kN / cm2 )  f  c = 18,9(kN / cm2 ) 2A th * 10 *0,8 − 2*1,2 *0,8  SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 74 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Hai đường hàn liên k ết sườn với ghép mã: l f = |V| + = 1,18(cm) 2.hf f fwf Chọn sườn dày 8mm kích thước 4x4cm 4.4.4.2 Chi tiết 9: Hình 4.9: Nội lực chi tiết - Đường hàn liên kết 117 vào mã: + Lực tính toán mối nối: Nq = 1,2N117 = 1,2*128,83 = 154,6 kN + Diện tích tiết diện n ối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn ghép có bề dày tbg = 6mm b ề rộng bgh = 60mm → Aq = 2*6*0,6 + 2*0,6*9 = 18 (cm2) + Ứng suất ghép: q = Nq Aq = 8, 6(kN / cm )  f c = 18,9(kN / cm ) + Lực dọc tính đường hàn liên k ết ghép vào cánh: N gh = q A gh = 8, *6 * 0,6 = 31(kN) + Chiều dài liên kết b ản ghép vào cánh v ới chiều cao đường hàn 5mm: lf = Ngh h f  f f wf +1 = 31 + = 5,92(cm) chọn lf = 7cm 0,5*12,6 → Chọn ghép dài: lbg = 7*2 + = 19 (cm) + Lực truyền qua b ản mã: Nbm = Nq − Ngh = 123, 6(kN)  Nq = 77,3(kN) →Nbm = 123,6kN SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 75 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều dài đường hàn 117 v ới mã v ới hf = 5mm: l f = N bm + = 23, 62(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 7cm: ∑lf = 4*7 = 28 (cm) - Đường hàn liên kết 69, 70, 28 vào b ản mã cách tính đường hàn bụng trên, nội lực nh ỏ nên ta ch ọn: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 16 vào b ản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N16 0,7 *67,86 + 1= + = 4,77cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 lfm = 0,3* N16 0,3* 67,86 +1= + = 2,62cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm - Tính tốn đường hàn chi ti ết n ối: + Lực truyền qua hai b ản nối: N bn = N bm cos  − 1, 2N 69 cos  = 95,83(kN) + Lực tập trung đỉnh: V = 2N gh sin  = 6,16(kN) + Đường hàn liên k ết n ố i với mã: lf = N bm + = 10,81(cm) 2.h f  f f wf Chọn nối dày 8mm kích thước 20x15cm + Kiểm tra ứng suất b ản nối: = + l f = N bn 95,83 = = 3,94(kN / cm 2)  f  c = 18,9(kN / cm 2) 2A th * 20* 0,8 − *1,2 *0,8  Hai đường hàn liên V + = 1, 4(cm) 2.h f  f f wf k ết sườn v ới ghép b ản mã: Chọn sườn dày 8mm kích thước 4x4cm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 76 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An 4.4.4.3 Chi tiết 10: Hình 4.10: Nội lực chi tiết 10 - Đường hàn liên kết 49 vào mã: + Lực tính tốn mối nối: Nq = 1,2N49 = 1,2*183,02 = 219,62 kN + Diện tích tiết diện n ối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn ghép có bề dày tbg = 6mm b ề rộng bgh = 280mm → Aq = 28*0,6 + 2*0,6*9 = 27,6 (cm2) + Ứng suất ghép: q = Nq Aq = 7,96(kN / cm )  f c = 18,9(kN / cm ) + Lực dọc tính đường hàn liên k ết ghép vào cánh: N gh = q Agh = 7,96 * 28* 0,6 = 133,73(kN) + Chiều dài liên k ết b ản ghép vào cánh v ới chiều cao đường hàn 5mm: lf = Ngh 2.hf f fwf +1 = 133, 73 + = 11,61(cm) chọ n lf = 13cm 2* 0,5*12,6 + Lực truyền qua b ản mã: Nbm = Nq − Ngh = 85,89(kN)  Nq = 109,81(kN) → Nbm = 109,81kN + Chiều dài đường hàn 49 với mã với hf = 5mm: l f = N bm + = 21, 43(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 6cm: ∑lf = 4*6 = 24 (cm) - Đường hàn liên k ết 58, 59 vào mã cách tính đường hàn bụng trên, nội lực nh ỏ nên ta ch ọn: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 16 vào b ản mã tính chi tiết SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 77 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An - Tính tốn đường hàn chi ti ết n ối: + Lực truyền qua hai b ản nối: N bn = N bm cos  − 1,2N 59 cos  = 88(kN) với β = 42 o + Lực tập trung đỉnh: V = 2Ngh sin  = 26,56(kN) + Đường hàn liên k ết n ố i với mã: lf = N bm + = 11, 61(cm) 2.h f  f f wf Chọn nối dày 8mm kích thước 10x15cm + Kiểm tra ứng suất b ản nối: = + l f = N bn 85, 65 = = 7, 24(kN / cm 2)  f  c =18,9(kN / cm 2) 2A th * 10* 0,8 − *1,2 *0,8  Hai đường hàn liên V + = 3,11(cm) 2.h f  f f wf k ết sườn v ới ghép b ản mã: Chọn sườn dày 8mm kích thước 4x4cm 4.4.5 Nút liên kết dàn với cột:  M = − 180, 21(kNm) - Momen đầu dàn:   M max = 141, 62(kNm) 4.4.5.1 Chi tiết 11: Hình 4.11: Nội lực chi tiết 11 - Đường hàn liên kết 45 vào b ản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 45 0,7 *102,96 + 1= + = 6,72cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 lfm = 0,3* N 45 0,3*102,96 +1= + = 3, 45cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 → Chọn lfs = 7cm lfm = 4cm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 78 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An - Phản lực đầu dàn dưới: RA = N45sinα = 10,23 (kN) - Lực H ngang momen gây ra: M M   180, 21 141,62  H = max(H1 , H2 ) = max  , max  = max  , = 100,12(kN) ho  1,8   1,8  ho - Bề dày sườn gối: chọn bề rộng sườn bs = 15cm, khoảng cách hàng bu lông b = 10cm, chiều dài sườn l = 30cm, cường độ ép mặt thép fcb = 30,9 kN/cm2 RA 10, 23  t s  b f = 15* 30,9 = 0,022cm s cb   3b1H 3*10 * 78,68 = 0,5 = 0,97cm → tsg = 20mm t s  0,5 lf 30 * 21  t s  20mm   - Kiểm tra ổn định sườn gối: bs E = 7,5  0, 44 = 13,91 (Thỏa) ts f Hình 4.12 Sơ đồ bố trí bu lông chi tiết 10 - Chiều cao đường hàn liên k ết b ản mã vào sườn gối:  6e  H2  1+  + RA2 lf   hf  2.lf f f wf hf  *1,1   100,122 *  1+  + 10, 23 = 0,184cm * 27 *12,6 27   → chọn h f = 5mm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 79 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An - Liên kết sườn gối vào c ột b ằng bu lông: + Chọn bu lông 5.6 + Số bu lơng b ố trí bu lơng, bố trí thành hàng d ọc + Khoảng hàng dọ c bu lông 70mm hàng ngang 100mm + Lực kéo lớn bu lông: N bl max = H z.y1 2. y2i = 78,68*11,1* 20 = 17,5(kN) *(202 + 102 ) i =1 + Diện tích tiết diện bu lông: A bl = Nbl max 17,5 = = 0,83(cm2 ) f tb 21 → Chọn bu lông d16 có Abn = 1,57 (cm2 ) - Thiết kế gối đỡ: + Chọn gối đỡ dày tg = 30mm, b ề rộ ng gối đỡ b g = 18cm + Hai đường hàn liên k ết gối đỡ vào cột chịu mộ t lực: Ng =1,5RA = 15,35 (kN) + Chiều dài đường hàn liên k ết gối vào cột với chiều cao 5mm: lf = Ng 2.hf f f wf = 1,22(cm) → Chọ n chiều dài đường hàn chiề u dài b ản gối: l = 5cm 4.4.5.2 Chi tiết 12: Hình 4.13: Nội lực chi tiết 12 - Đường hàn liên kết 30 vào b ản mã: + Chọn hf = 5mm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 80 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 30 0, *83, 28 + 1= + = 5, 63cm * h f * f * f wf 2* 0,5 *12,6 lfm = 0,3* N 30 0,3*83, 28 +1= + = 3cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 → Chọn lfs = 7cm lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 50 vào b ản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 50 0,7 * 66,5 + 1= + = 4,7cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 lfm = 0,3* N 50 0,3* 66,5 +1= + = 2,58cm * h f * f * f wf * 0,5 *12,6 → Chọn lfs = 6cm lfm = 4cm - Phản lực đầu dàn dưới: RA = N30sinα + N50.cos30 o = 65,86 (kN) - Lực H ngang momen gây ra: M M   180, 21 141,62  H = max(H1 , H2 ) = max  , max  = max  , = 100,12(kN) ho  1,8   1,8  ho - Bề dày sườn gối: chọn bề rộng sườn bs = 15cm, khoảng cách hàng bu lông b = 10cm, chiều dài sườn l = 31 cm, cường độ ép mặt thép fcb = 30,9 kN/cm2 RA 10, 23  t s  b f = 15 *30,9 = 0,022cm s cb   3b1 H1 3*10 *100,12 = 0,5 = 1,1cm → tsg = 20mm t s  0,5 lf 30* 21  t s  20mm   - Kiểm tra ổn định sườn gối: bs E = 7,5  0, 44 = 13,91 (Thỏa) ts f SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 81 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An Hình 4.14 Sơ đồ bố trí bu lông chi tiết 12 - Chiều cao đường hàn liên k ết b ản mã vào sườn gối: hf  2.lf f f wf  6e  H2  1+  + RA2 lf    *10,9  100,122 * 1+  + 65,86 = 0, 48cm * 28 *12, 28   → chọn h f = 5mm hf  - Liên kết sườn gối vào c ột b ằng bu lông: + Chọn bu lông 5.6 + Số bu lơng b ố trí bu lơng, bố trí thành hàng dọc + Khoảng hàng dọ c bu lông 70mm hàng ngang 100mm + Lực kéo lớn bu lông: N bl max = H 1.z.y 2. y 2i = 100,12* 20,9 * 20 = 41,85(kN) *(202 +102 ) i =1 + Diện tích tiết diện bu lông: A bl = Nbl max 41,85 = = 2(cm2 ) f tb 21 → Chọn bu lơng d20 có Abn = 2,45 (cm2 ) - Thiết kế gối đỡ: + Chọn gối đỡ dày tg = 30mm, b ề rộ ng gối đỡ b g = 20cm + Hai đường hàn liên k ết gối đỡ vào cột chịu mộ t lực: Ng =1,5RA = 98,8 (kN) + Chiều dài đường hàn liên k ết gối vào cột với chiều cao 5mm: Ng = 15, 68(cm) hf f f wf → Chọ n chiều dài đường hàn chiều dài b ản gối: l = 10cm l f = SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 82 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An TÀI LIỆU THAM KHẢO - TCVN 5575 – 2012 KẾT CẤU THÉP – TIÊU CHUẨN THIẾT KỀ - Sách “Thiết kế kết cấu thép” – Gs Đồn Định Kiến - Sách “Kết cấu thép cơng trình dân d ụng công nghiệp 2” – Phạm Văn Hội - Tài liệu “Kết cấu thép – Phần I: Cấu kiện bản” – Đại học kiến trúc TP Hồ Chí Minh SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 83 ... kN kNm -18. 52 -1. 02 0.00 30. 62 -2. 17 0.00 -1041 .29 50.94 0.00 771 .20 - 32. 19 0.00 -457.43 -4.67 0.00 -57 .26 -3.80 0.00 - 322 . 32 10.84 0.00 322 . 32 -10.84 0.00 25 1. 12 -6.77 0.00 -25 1. 12 6.77 0.00... -21 . 52 -33.36 40. 72 49.70 0.85 -1.07 1.60 -1.60 1.78 -1.78 Đỉnh cột Q M kN kN 15. 62 28. 12 29.37 52. 87 -84.89 -164.15 7.61 20 .79 -13. 52 -24 .34 -8.15 9.45 -20 .78 - 12. 99 20 .78 12. 99 23 .88 42. 99 -23 .88... 1 ,2, 6,8 1,3,5,7 1 ,2 1 ,2, 6,8 1,3,5,7 -66.44 -66.08 16.03 -67.35 -66.08 16.03 -26 .74 5.01 -5.97 -6.83 5.01 -5.97 18. 62 115. 42 -22 3 .26 54.35 115. 42 -22 3 .26 1 ,2, 6,8 1 ,2, 4,6,9 1,3,5,10 1 ,2, 6,8 1 ,2, 4,6,9