ĐỒ án kết cấu CÔNG TRÌNH THÉP xác ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG

Xác định kích thước theo phương đứng

 Chiều cao từ mặt rây cầu trục đến đáy xà ngang : H 2  H k  b k

 Hk : chiều cao của cầu trục

 bk : khe hở an toàn, chọn b k  200(mm)

 Chiều cao của cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang :

 H1 : cao trình đỉnh ray, H 1  H r  7500(mm)

 H3 : phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cos 0.000(m)

 Chiều cao của phần cột trên, tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang : tr 2 dc r

 Hdc : chiều cao dầm cầu trục, lấy bằng

 hr :chiều cao rây và đệm rây, lấy h r  200(mm)

 Chiều cao của phần cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột :

Xác định kích thước theo phương ngang nhà

 Chiều cao tiết diện cột dưới :

 Bề rộng tiết diện cột :

 Bề dày bản bụng nên chọn vào khoảng 1 1

 và để đảm bảo điều kiện chống gỉ không nên chọn bé hơn 6(mm)

 Kiểm tra khoảng cách an toàn từ ray cầu trục đến mép trong của cột:

 Tiết diện dầm mái được chia làm 2 đoạn, có tiết diện giảm dần đến 0.2L và tăng dần lên đỉnh mái,

 Chiều cao tiết diện tại nút dầm mái liên kết với cột:

 Bề rộng tiết diện tại nút dầm mái liên kết với cột:

 Chiều cao cuối đoạn dầm 1:

 Bề dày bản bụng nên chọn vào khoảng 1 1 h 1

  và để đảm bảo điều kiện chống gỉ không nên chọn bé hơn 6(mm)

 Tiết diện dầm mái đoạn 1 (tại nút khung) : I   600 ∼ 450   250 6 8  

Hình 1.3 Tiết diện dầm mái đoạn 1

 Tính tương tự như đoạn 1 được tiết diện đoạn dầm 2:

 Tiết diện dầm mái đoạn 2: I   450 ∼ 500   250 6 8  

Hình 1.4 Tiết diện dầm mái đoạn 2

 Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục :

 Chiều dài vai cột (từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột) :

Trong đó : 0.15(m) là khoảng cách từ trục ray đến mép ngoài cùng vai cột

 Chọn chiều cao dầm vai tại điểm đặt lực Dmax là: 300(mm)

Chọn chiều cao dầm vai tại vị trí ngàm với cánh trong của cột là: 350(mm)

Chọn bề rộng tiết diện vai cột là: 250(mm)

Chọn bề dày bản bụng vai cột là: 6(mm)

Chọn bề dày bản cánh vai cột là: 8(mm)

 Tiết diện dầm vai là : I  3 5 0  2 5 0   6 8

1.2.4 Tiết diện các cấu kiện của cửa trời

Cửa trời đóng vai trò quan trọng trong việc thông gió cho nhà xưởng, với kích thước phụ thuộc vào yêu cầu thông thoáng của không gian Thông thường, bề rộng cửa trời chiếm từ 1/8 đến 1/4 nhịp nhà, trong khi chiều cao cửa trời bằng một nửa bề rộng Ví dụ, nếu chọn bề rộng cửa trời là 4m, thì chiều cao sẽ là 2m Cột và dầm mái cửa trời thường có tiết diện chữ I với các thông số kỹ thuật cụ thể.

 Chiều cao cột và dầm mái cửa trời là: 200(mm)

 Bề rộng cột và dầm mái cửa trời là: 100(mm)

 Bề dày bản bụng của cột và dầm mái cửa trời là: 6(mm)

 Bề dày bản cánh của cột và dầm mái của trời là: 8(mm)

 Tiết diện của trời là: I  2 0 0  1 0 0   6 8

Hình 1.5 Hình dạng khung cửa trời

Hình 1.6 Chi tiết khung trục ngang nhà thép

Hệ giằng

Hệ giằng là bộ phận kết cấu liện 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;

Các cấu trúc chịu tải trọng theo phương dọc nhà và vuông góc với các mặt phẳng khung, bao gồm lực gió tác động lên tường đầu hồi, lực hãm từ cầu trục, tác động của động đất, và tải trọng xuống móng.

 Đảm bảo 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 2 nhóm: hệ giằng mái và hệ giằng cột

Hệ giằng cột giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì hình dạng và độ cứng của toàn bộ công trình theo phương dọc, đồng thời chịu tải trọng tác động và đảm bảo sự ổn định cho cột Hệ giằng cột được bố trí dọc theo chiều dài nhà, với các cấu kiện ở giữa và hai đầu hồi để nhanh chóng truyền tải trọng gió Hệ thống này gồm hai lớp: lớp trên từ mặt dầm hãm đến đỉnh cột và lớp dưới từ mặt nền đến mặt dầm vai, với tiết diện cột được đặt giữa bản bụng cột Để đáp ứng sức trục Q = 5T, thanh giằng được chọn là thanh thép tròn có đường kính 16mm Ngoài ra, thanh chống dọc nhà cũng được bố trí trên đỉnh cột, với tiết diện thanh chống được lựa chọn theo tiêu chí độ mảnh tối đa λ ≤ 200, chọn I20.

Hình 1.7 Hệ giằng cột 1.3.2 Hệ giằng mái

Hệ giằng mái được bố trí ở hai gian đầu nhà và tại vị trí có hệ giằng cột, bao gồm các thanh giằng xiên và thanh chống Thanh chống yêu cầu có độ mảnh tối đa  max  200, trong khi thanh giằng xiên được làm từ thép tròn có tiết diện 16 Giằng mái được bố trí lệch lên phía trên để giữ ổn định cho xà khi chịu tải bình thường, trong đó cánh trên của xà chịu nén Khi khung chịu tải gió, cánh dưới của xà cũng chịu nén, vì vậy cần gia cường bằng các thanh giằng chống xiên, với mỗi hai bước xà gồ lại bố trí một thanh chống xiên Tiết diện thanh chống được chọn là L50 3, với điểm liên kết cách xà gồ 800mm Ngoài ra, thanh chống dọc nóc có tiết diện I20 cũng được bố trí để thuận lợi cho việc thi công lắp ghép.

THIẾT KẾ XÀ GỒ

Thiết kế xà gồ cột

Hình 2.1 Mặt đứng bố trí xà gồ cột 2.1.1 Tải trọng tác dụng

Chọn xà gồ tại đỉnh cột để tính toán do chịu lực gió lớn nhất

Chọn vách làm bằng tôn Hoa Sen dày 0.4(mm), khổ 1.07(m) có trọng lượng bằng 3.35(kg/m), trọng lượng tôn trên m 2 : tc 2 ton g 3.35 3.13(daN/ m )

Chọn sơ bộ chiều dày sườn chữ C1506518, dày 2.3(mm) có các thông số sau:

Bảng 2.1 Thông số xà gồ cột

A (mm 2 ) m (kg/m) Ix (cm 4 ) Iy (cm 4 ) Wx (cm 3 ) Wy (cm 3 )

Chọn khoảng cách bố trí giữa các xà gồ là : a xg 1.5(m)

 Tĩnh tải tiêu chuẩn : tc tc tc tc x ton xg xg q g g a g 3.13 1.5 5.42 10.11(daN/ m)  

 Tĩnh tải tính toán : tt tt tc x g q g g  10.11 1.05 10.62(daN/ m) 

Theo TCVN 2737-1995, địa điểm phân vùng gió IA ta có áp lực tiêu chuẩn o 2

W 65daN / m , tra tiêu chuẩn ta được hệ số khí động c  0 8, k 1.149 với cao trình tại đỉnh cột là : + 8.6(m) tc 2

Tải trọng gió tác dụng lên sườn tường:

Hình 2.2 Sơ đồ tính xà gồ cột y y

2.1.2 Kiểm tra điều kiện về cường độ

Ta có : tt 2 2 tt y xmax q B 107.565 6

Do đó : tt tt xmax ymax max c x y

 Vậy thỏa điều kiện độ bền

Khi sử dụng một thanh giằng xà gồ ở giữa nhịp, cần thực hiện kiểm tra độ võng xà gồ tại điểm giữa nhịp và tại điểm cách đầu xà gồ một đoạn z = 0.421*B/2, tương đương với 0.21B.

 Vậy độ võng của xà gồ trong giới hạn cho phép.

Thiết kế xà gồ mái

Hình 2.3 Mặt bằng bố trí xà gồ mái 2.2.1 Tải trọng tác dụng lên xà gồ

2.2.1.1 Sơ đồ tính sin 0.0995 i% 10% 5.71 cos 0.995

2.2.1.2 Tĩnh tải tc 2 gton  3.13(daN / m )

Chọn sơ bộ chiều dày sườn chữ C1505018 mã hiệu C dày 1.8(mm) có các thông số sau :

Bảng 2.2 Thông số xà gồ mái

A (mm 2 ) m (kg/m) Ix (mm 4 ) Iy (mm 4 ) Wx (mm 3 ) Wy (mm 3 )

Chọn khoảng cách bố trí giữa các xà gồ là: a xg 1.7(m)

Như vậy, tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ: tc tc xg tc ton xg a 1.7 g g g 3.13 3.87 9.235(daN / m) cos 0.995

 Hoạt tải sửa chữa mái tác dụng được xác định theo TCVN 2737-1995: tc 2 pm 30(daN / m ) tt tc 2 m m p p p  30 1.3 39(daN/ m ) 

Theo TCVN 2737-1995, địa điểm phan vùng gió IA, ta có áp lực tiêu chuẩn o 2

W 65daN / m , tra tiêu chuẩn ta được hệ số khí động c   0.373, k 1.16  với cao trình tại đỉnh mái là : 8.6(m)

Tải trọng gió tác dụng lên xà gồ:

Phân tải trọng theo 2 phương:

 Trường hợp 1 : TT + HT tc m xg tc tc p a 30 1.7 q g 9.235 60.489(daN / m) cos 0.995 

 tc tc x tc tc y q q sin 60.489 0.0995 6.019(daN / m) q q cos 60.489 0.995 60.189(daN / m)

       tt m xg tt tt p a 39 1.7 q g 9.696 76.327(daN / m) cos 0.995

 tt tt x tt tt y q q sin 76.327 0.0995 7.595(daN / m) q q cos 76.327 0.995 75.948(daN / m)

 Trường hợp 2 : TT + Gió tc tc q g 9.235(daN / m)

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 17 tc tc x tc xg tc tc y q q sin 9.235 0.0995 0.919(daN / m)

 tt tt q g  9.696(daN / m) tt tt x tt xg tt tt y q q sin 9.696 0.0995 0.965(daN/ m)

 Trường hợp 3: TT + HT+ Gió tc m xg tc tc p a 30 1.7 q g 9.235 60.489(daN / m) cos 0.995 

 tc tc x tc xg tc tc y q q sin 60.489 0.0995 6.019(daN / m)

 tt m xg tt tt p a 39 1.7 q g 9.696 76.327(daN / m) cos 0.995

 tt tt x tt xg tt tt y q q sin 76.327 0.0995 7.595(daN / m)

Do đó, ta có sơ đồ tính và biểu đồ moment :

Hình 2.5 Sơ đồ xà gồ mái 2.2.2 Kiểm tra điều kiện cường độ

Ta có : tt 2 2 tt y x max q B 75.948 6

 Thoả điều kiện độ bền

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 19 tt 2 2 tt x ymax q B 0.965 6

 Trường hợp 3: TT + HT + Gió

Khi sử dụng một thanh giằng xà gồ ở giữa nhịp, cần kiểm tra độ võng của xà gồ tại điểm giữa nhịp và tại điểm cách đầu xà gồ một đoạn z = 0.421*B/2 = 0.21B.

 Thoả điều kiện độ võng

 Trường hợp 3: TT + HT + Gió

 Thoả điều kiện độ võng

TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN KHUNG

Tính toán tải trọng tác dụng lên khung

3.1.1 Tải trọng lên dầm mái

 Tải trọng tiêu chuẩn phân bố trên dầm mái bao gồm: tải trọng do mái tôn, xà gồ, hệ giằng (phân bố theo độ dốc của mái)

 Trọng lượng mái tôn: ton 2 g  3.13 cos 3.13 0.995 3.115(daN / m )   

 Trọng lượng xà gồ mái :

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 24 xgm 2 xgm n B m 7 6 3.886 g 2.354(daN/ m )

 Trọng lượng giằng mái : mgm 1.58(daN/ m)(thép Việt Nhật phi 16, trọng lượng 18.47 kG/11.7 m)

 Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:

    tc tc ton xgm gm q  g  g  g   B 3.115 2.354 7.574 6 78.257(daN / m)    

 Tải trọng tính toán phân bố lên dầm mái: tt tc q q    g 78.257 1.05 82.17(daN/ m) 

 Tải trọng tiêu chuẩn phân bố trên cột là tải phân bố đều, theo hướng của trọng lực, bao gồm các tải:

 Trọng lượng tôn: ton 2 g  3.13(daN / m )

 Trọng lượng xà gồ cột:

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 25 mgc1.58(daN/ m) (thép Việt Nhật phi 16, trọng lượng 18.47 kG/11.7 m)

 Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên cột:

    tc tc ton xgc gc q  g g g  B 3.13 3.779 12.271 6 115.085(daN / m)   

 Tải trọng tính toán phân bố lên cột: tt tc q q  g 115.085 1.05 120.839(daN/ m) 

 Tải trọng dầm cầu trục: dct dct 2 dct

  dct : hệ số trọng lượng bản thân của dầm cầu trục

 L dct : nhịp của dầm cầu trục, L dct  B

 G tc dct   dct  L 2 dct  27 6  2  972(daN )

G tt dct G tc dct   g 972 1.05 1020.6(daN) 

 Tải trọng dầm và dàn hãm: tc dh

G  500(daN ) tt tc dh dh g

Hình 3.2 Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung 3.1.3 Hoạt tải sửa chữa mái

Theo TCVN 2737-1995, mái tôn không sử dụng có hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn tc 2 p m  30(daN / m )

 Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái: tc tc p  p m   B 30 6 180(daN / m)  

 Hoạt tải sửa chữa tính toán phân bố lên dầm mái: tt tc p p  p 180 1.3 234(daN/ m) 

 Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái: tc tc p p cos 180 0.995 179.1(daN / m) 

 Tải trọng tính toán phân bố lên dầm mái : tt tt p p  p 179.1 1.3 232.83(daN/ m) 

Hình 3.3 Sơ đồ hoạt tải sửa chữa mái trái tác dụng lên khung

Hình 3.4 Sơ đồ hoạt tải sửa chữa mái phải tác dụng lên khung

Tải trọng gió trên khung ngang bao gồm hai thành phần chính: gió tác động lên cột và gió tác động lên mái Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, tại khu vực phân vùng gió IA, áp lực tiêu chuẩn được xác định là W = 65 daN/m².

 Tải trọng gió tiêu chuẩn tác dụng lên khung ngang: tc tc qw  W B

 Tải trọng gió tính toán tác dụng lên khung ngang: tt tc w w p o p q q n W k c B n   

 Xác định hệ số khí động ce :

Hình 3.5 Sơ đồ tra hệ số khí động c e

 Các kích thước chính của sơ đồ tính toán:

Bảng 3.1 Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang

STT Cấu kiện Cao độ

Tải trọng tính toán q tt w (daN/m)

3 Cột cửa trời đón gió 11.8 1.194 0.7 391.1

4 Mái cửa trời đón gió 12 1.197 -0.543 -304.2

7 Cột cửa trời hút gió 11.8 1.194 -0.6 -335.2

8 Mái cửa trời hút gió 12 1.197 -0.4 -224.1

Hình 3.6 Sơ đồ gió trái tác dụng lên khung

Hình 3.7 Sơ đồ gió phải tác dụng lên khung 3.1.5 Hoạt tải cầu trục

Thông số cầu trục : sức trục Q 5(T) 50(kN)  , tra bảng cầu trục ta được :

Bảng 3.2 Thông số dầm cầu trục

Bề rộng cầu trục Bk

Khoảng cách bánh xe Kk

Trọng lượng cầu trục G (kN)

Trọng lượng xe con Gxc

3.1.5.1 Áp lực đứng của cầu trục Áp lực đứng lớn nhất (D max ), nhỏ nhất (D min )của cầu trục lên vai cột, xác định theo công thức sau : m ax c m ax i

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 32 c m in m in i

 n  1 1 : hệ số độ tin cậy

 n c 0.85: hệ số tổ hợp, khi có hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trung bình

  y i : tổng tung độ các đường ảnh hưởng tại vị trí các bánh xe, lấy với tung độ ở gối bằng 1.i y 11

Hình 3.8 Đường ảnh hưởng phản lực gối tựa max min

Hình 3.1 Sơ đồ áp lực đứng lớn nhất tác dụng lên cột trái

Hình 3.2 Sơ đồ áp lực đứng lớn nhất tác dụng lên cột phải

3.1.5.2 Áp lực ngang của cầu trục

Lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục được xác định theo công thức : tc c 1 i

 T 1 tc : lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray

 T o : lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục

 n o : số bánh xe trên cùng một ray, n o  2

Hình 3.3 Sơ đồ áp lực ngang dương tác dụng lên cột trái

Hình 3.4 Sơ đồ áp lực ngang âm tác dụng lên cột trái

Hình 3.5 Sơ đồ áp lực ngang dương tác dụng lên cột phải

Hình 3.6 Sơ đồ áp lực ngang âm tác dụng lên cột phải

Tính nội lực khung

3.2.1 Mô hình hoá kết cấu khung bằng phần mềm ETAB

 Tính toán kết cấu khung theo sơ đồ khung phẳng

 Nhịp tính toán khung lấy theo khoảng tim của hai cột

 Liên kết giữa cột với móng là liên kết ngàm, liên kết giữa cột và dầm là liên kết cứng

 Vật liệu : Thép CCT34 có :

2 8 2 3 f 21(kN / cm );Module E 2.1 10 (kN / m );    78.5(kN/ m )

 Kí hiệu các tải trọng:

 HT trái, HT phải: hoạt tải sửa chữa mái trái, mái phải

 Dmax trái, Dmax phải: áp lực đứng của cầu trục tác dụng lên vai cột

 T trái dương, T trái âm, T phải dương, T phải âm: lực hãm ngang cầu trục

Bảng 3.2 Các trường hợp tổ hợp tải trọng

TT HT trái HT phải Gió trái Gió phải Dmax trái Dmax phải T trái dương

3.2.2 Các biểu đồ nội lực khung

Hình 3.7 Biểu đồ bao lực dọc

Hình 3.8 Biểu đồ bao lực cắt

Hình 3.9 Biểu đồ bao moment

Tổ hợp nội lực

Có hai loại tổ hợp cơ bản trong thiết kế kết cấu Tổ hợp cơ bản 1 bao gồm nội lực từ tải trọng thường xuyên và một hoạt tải, với hệ số tổ hợp nc = 1 Trong khi đó, tổ hợp cơ bản 2 kết hợp nội lực do tải trọng thường xuyên và nội lực từ các hoạt tải, với 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 M max và lực nén, lực cắt tương ứng

 Tổ hợp gây lực dọc lớn nhất Nmax và mô men, lực cắt tương ứng Mtư, Vtư

 Tổ hợp có độ lệch tâm e lớn nhất

Bảng 3.3 Tổ hợp tải trọng

Cấu kiện Tiết diện Nội lực Tổ hợp cơ bản 1

Mmax, Ntư Mmin, Ntư emax

Chân cột Comb83 TH32 TH4

Dưới dầm vai Comb32 Comb32 Comb4

Trên dầm vai Comb3 Comb3 Comb65

M (kNm) 119.64 119.64 -30.57 Đỉnh cột Comb3 Comb3 Comb67

Mái Đầu xà Comb3 Comb35 Comb64

Cuối đoạn 1 Comb49 Comb35 Comb5

Cuối đoạn 2 Comb49 Comb35 Comb5

Cuối xà Comb3 Comb35 Comb47

THIẾT KẾ CỘT VÀ DẦM MÁI

Thiết kế cột

Do tiết diện cột không thay đổi, các cặp nội lực Mmax, Nmaz và emax đạt giá trị lớn nhất tại chân cột Vì vậy, cần kiểm tra khả năng làm việc của chân cột theo các điều kiện cụ thể.

 Điều kiện khống chế độ mảnh

 Điều kiện ổn định tổng thể trong và ngoài mặt phẳng khung

 Điều kiện ổn định cục bộ bản bụng và bản cánh

Bảng 4.1 Nội lực lớn nhất tại chân cột

Các cặp nội lực nguy hiểm nhất

Trường hợp 1 Mmax, Ntư -194.93 -87.63 -48.32 TH83

Trường hợp 2 Nmax, Mtư -122.66 -164.99 -39.08 TH32

 Vật liệu: Thép CCT34, f 21(kN / cm ) 2 , E 2.1 10 (kN / cm )  4 2

Bảng 4.2 Kích thước hình học của tiết diện

Bản cánh Bản bụng bf

 Một số công thức đặc trưng hình học tiết diện:

 Diện tích tiết diện cột: w w f f

 Bán kính quán tính trục x, y x x i I

Bảng 4.3 Đặc trưng hình học tiết diện cột

Chọn phương án tiết diện cột không đổi với giả thiết tỉ số độ cứng của dầm mái và cột bằng nhau (Idm = Ic) Tỉ số độ cứng giữa xà và cột được xác định theo công thức: dm/c.

 Cột liên kết ngàm với móng, hệ số chiều dài tính toán  được xác định theo công thức : n 0.56 0.358 0.56 1.358 n 0.14 0.358 0.14

 Vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột xác định theo công thức: l x    H 1.358 8.6 11.675(m)  

Chiều dài tính toán của cột ngoài mặt phẳng khung (ly) được xác định bằng khoảng cách giữa các điểm cố định, nhằm ngăn cản cột chuyển vị theo phương dọc nhà, bao gồm dầm cầu trục, giằng cột và xà ngang Theo sơ đồ bố trí hệ giằng, chiều dài tính toán này là ly = 3.35(m).

Hình 4.2 Bố trí hệ giằng chéo

4.1.2 Kiểm tra điều kiện khống chế độ mảnh

 Trường hợp 2: M 122.66(kN.m);N 164.99(kN);V  39.08(kN)

 Kiểm tra điều kiện độ mảnh :

 Độ mảnh quy ước của cột: x x 4 f 47.670 21 1.507

 Kiểm tra độ mảnh giới hạn theo bảng 25 TCVN 5575: 2012: max e c

Trong đó: e được xác định như sau:

 Độ lệch tâm tương đối: tu 2 max x

 Độ lệch tâm tương đối tính đổi: me  m 1.342 3.718 4.990  

Trong đó:  : Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện, tra bảng D.9 phụ lục D, TCVN 5575:2012, ta được 1.342

 Nội suy e từ  và me trong bảng D.10 phụ lục D, TCVN 5575:2012, ta được e 0.222

 Thoả điều kiện độ mảnh

Bảng 4.4 Kiểm tra điều kiện độ mảnh

4.1.3 Kiểm tra điều kiện bền

Cấu kiện chịu nén lệch tâm

 Trường hợp 1: M 194.93(kN.m);N 87.63(kN);V 48.32(kN)

 Độ lệch tâm tương đối:

 Độ lệch tâm tính đổi: m e    m 1.214 11.13 13.508   

 Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện lấy theo bảng D.9 phụ lục D TCXD 5575:2012

Bảng 4.5 Kiểm tra điều kiện bền

Theo TCVN 5575:2012, mục 7.4.1.1, khi m e < 20, tiết diện không bị giảm yếu, và giá trị momen uốn dùng để tính toán bền và ổn định là giống nhau Do đó, không cần kiểm tra điều kiện bền cho trường hợp 1 và 2.

 Trường hơp 3: m  66.28 20  : Cấu kiện chịu nén lệch tâm tính toán về bền theo công thức: c n n

 An : Diện tích tiết diện thực của cấu kiện;

 Wn : Modul kháng uốn của tiết diện thực

 Thoả mãn điều kiện bền

4.1.4 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung

Cấu kiện chịu nén lệch tâm

 Trường hợp 1: M 194.93(kN.m);N 87.63(kN);V 48.32(kN)

 Độ lệch tâm tính đổi m e  13.508 20  , cần kiểm tra ổn định tổng thể theo công thức:

 Từ   x 1.507và m e  11.13 , tra bảng D.10, phụ lục D, TCVN 5575:2012 được e 0.310

Bảng 4.6 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng

 Trường hợp 3: M 191.49(kN.m);N  14.45(kN);V 51.62(kN)

 Xét tỉ số giới hạn kích thước bản cánh của tiết diện : o f f f f f f fk l 0.41 0.0032b 0.73 0.016b b E b t t h f

Do có m e  20, nên cần kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể như với cấu kiện chịu uốn (Momen M) theo công thức: x c b x

Trong đó : b phụ thuộc hệ số  và hệ số  như trong dầm có cánh chịu nén với 1 điểm cố kết ở giữa nhịp (phụ lục E, TCVN 5575 : 2012)

 h fk 59.2(cm): Khoảng cách giữa trọng tâm 2 cánh

Từ 0.1    40, tra bảng E.1, phụ lục D, TCVN 5575:2012, ta được:

 Vậy cột thoả điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung

4.1.5 Kiểm tra điều kiện tổng thể ngoài mặt phẳng khung

 Ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung được xác định theo công thức : y c y n

 y: Hệ số uốn dọc của cấu kiện nén đúng tâm, được xác định bằng cách tra bảng D.8, TCVN 5575:2012 Với   y 63.563, tra bảng ta được   y 0.808

Hệ số c phản ánh ảnh hưởng của moment uốn M và hình dạng tiết diện đối với sự ổn định của cột theo phương vuông góc với mặt phẳng uốn, phụ thuộc vào mx, theo quy định tại Mục 7.4.2.5, TCVN 5575:2012.

5 x 10 x c c (2 0.2m ) c (0.2m     1)nếu 5 < mx < 10 Với: c5; c10: hệ số c khi mx = 5 và mx

Với  , được lấy theo bảng 16, TCVN 5575 : 2012 với : c y

   y 63.563   y 0.808(tra bảng D8, phụ lục D TCVN 5575:2012)

 mx: Độ lệch tâm tương đối, được xác định theo công thức:

 M : Giá trị moment quy ước dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung, được xác định theo công thức:

 M1, M2: Lần lượt là moment lớn nhất ở một đầu và moment tương ứng ở đầu kia cùng tổ hợp tải trọng và giữ đúng dấu của nó

 M : Giá trị lớn nhất ở 1/3 đoạn cột về phía có M lớn hơn, được xác định theo công thức:

 Trường hợp 1 : M 1  194.934(kN.m);M 2 97.424(kN.m);N 87.630(kN)

Hình 4.3 Giá trị momen tổ hợp 83

 Giá trị lớn nhất ở 1/3 đoạn cột về phía có M lớn hơn:

 Giá trị moment quy ước:

 Vậy cột thoả điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung

Bảng 4.7 Giá trị nội lực kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng

Bảng 4.8 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng

 Vậy cột thoả điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung

4.1.6 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh

 Bản cánh phải đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức: of o f f b b t t

 Bề rộng tính toán của bản cánh:

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 59 f w of b t 250 6 b 122(mm)

 Độ mảnh bản cánh cột: of f b 122 15.25 t  8 

 Theo bảng 35, mục 7.6.3.3, TCVN 5575:2012, ta được độ mảnh của bản cánh giới hạn của cột:

Với : Độ mảnh quy ước  tính theo   m in    x ; y   m in 1.507; 2.010    1.507,

 Vậy thoả điều kiện cục bộ bản cánh

4.1.7 Kiểm tra điều kiện ổn định bản bụng cột

 Bản bụng đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức: w w w w h h t t

Theo TCVN 5575:2012, mục 7.6.2.2, đối với cột chịu nén lệch tâm và nén uốn có tiết diện chữ I hoặc hình hộp, điều kiện ổn định được kiểm tra theo điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn Giá trị giới hạn của hw/tw phụ thuộc vào thông số α, trong đó σ là ứng suất nén lớn nhất tại biên của bản bụng.

“+”, khi không kể đến các hệ số e, exy hoặc c, 1 là ứng suất tại biên tương ứng của bản bụng) :

  A I  y1, y2 : Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến thớ chịu kéo và chịu nén của bản bụng, với tiết diện đối xứng thì : w

   Khi   0.5thì xác định theo mục 7.6.2.1 TCVN 5575:2012

Khi   1 thì hw/tw xác định theo công thức:

 Trường hợp 1 : M 194.93(kN.m);N 87.63(kN);V 48.32(kN)

 Ứng suất nén lớn nhất tại biên của bản bụng:

 Ứng suất tại biên tương ứng của bản bụng:

Bảng 4.9 Kiểm tra điều kiện ổn định bản bụng cột

 Bản bụng không mất ổn định cục bộ

 cần bố trí sườn gia cường

 Thoả mãn điều kiện ổn định bản bụng

4.1.8 Kiểm tra chuyển vị theo phương ngang

 Theo mục 5.3.4 TCVN 5575: 2012, chuyển vị ngang của đỉnh khung nhà một tầng không vượt quá 1/300 chiều cao khung

 Chuyển vị ngang tại nút khung ứng với tổ hợp tải trọng TH49 (1TT + 0.9HT trái + 0.9Gió trái + 0.9Dmax trái + 0.9 T trái dương)

Hình 4.4 Chuyển vị ngang tại đỉnh cột

 Thoả điều kiện chuyển vị

Bảng 4.10 Tổng hợp kết quả kiểm tra điều kiện cột Điều kiện Cặp nội lực Giá trị tính toán Giới hạn cho phép Kiểm tra Độ mảnh

Nmax    151.703 Thỏa emax    179.388 Thỏa Độ bền

Xét điều kiện tổng thể

Nmax - emax max 12.956(kN / cm ) 2 Thỏa

Tổng thể trong mặt phẳng khung

Nmax  x 9.161(kN / cm ) 2 Thỏa emax  x 12.764(kN / cm ) 2 Thỏa

Tổng thể ngoài mặt phẳng khung

Nmax  y 7.455(kN / cm ) 2 Thỏa emax  y 6.620(kN / cm ) 2 Thỏa Ổn định cục bộ bản cánh - of f b 15.25 t  o f b 16.151 t

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 64 Ổn định cục bộ bản bụng - w w h 97.333 t  w w h 120.167 t

Thiết kế dầm mái

Dầm mái có tiết diện thay đổi từ nút khung đến 0.2L và từ 0.2L đến đỉnh cột, do đó cần kiểm tra khả năng làm việc tại ba vị trí có momen lớn: đầu xà, điểm nối xà và đỉnh khung, với các điều kiện tương ứng với cột.

4.2.1 Tiết diện tại đầu xà

 Do lực dọc trong dầm mái rất nhỏ nên chọn tổ hợp nguy hiểm nhất là tổ hợp tải trọng có M max tại nút khung để tính toán:

Bảng 4.11 Giá trị nội lực tại nút khung

 Tiết diện dầm mái tại nút khung: I 6 0 0 2 5 0 6 8    

Hình 4.5 Tiết diện dầm mái tại đầu xà Bảng 4.2 Kích thước hình học của tiết diện

 Tính tương tự các đặc trưng tiết diện cột, ta được đặc trưng tiết diện mái:

 Moment tĩnh của một nửa tiết diện lấy đối với trục trung hoà:

 Moment tĩnh của bản cánh lấy đối với trục trung hoà:

Bảng 4.13 Đặc trưng hình học tiết diện dầm mái tại nút khung

 Chiều dài tính toán khung:

 Ngoài mặt phẳng khung: lấy theo khoảng cách giữa 2 xà gồ mái l 1.7(m) y 

4.2.1.2 Kiểm tra điều kiện cường độ

 Điều kiện bền chịu uốn nén: c n xn

 An: Diện tích tiết diện thực của dầm mái

 Wxn: Moment chống uốn của tiết diện thực

 Vậy dầm mái thoả điều kiện bền

4.2.1.3 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

 Xét tỉ số giới hạn kích thước bản cánh của tiết diện:

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 67 y f f f f f f fk l 0.41 0.0032b 0.73 0.016b b E b t t h f

 Thoả điều kiện ổn định tổng thể

4.2.1.4 Kiểm tra điều kiện ổn định bản cánh và bản bụng

 Thoả điều kiện ổn định bản cánh

 Thoả điều kiện ổn định bản bụng

4.2.2 Tiết diện tại điểm nối xà

 Do lực dọc trong dầm mái rất nhỏ nên chọn tổ hợp nguy hiểm nhất là tổ hợp tải trọng có M max tại nút khung để tính toán:

Bảng 4.14 Giá trị nội lực tại điểm nối xà

 Tiết diện dầm mái tại điểm nối xà: I 4 5 0 2 5 0 6 8    

Hình 4.6 Tiết diện tại điểm nối xà Bảng 4.15 Đặc trưng hình học tiết diện dầm mái tại nút khung

 Ngoài mặt phẳng khung: lấy theo khoảng cách 2 bước xà gồ mái l y  3.4(m)

4.2.2.3 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

 Xét tỉ số giới hạn kích thước bản cánh của tiết diện: y f f f f f f fk l 0.41 0.0032b 0.73 0.016b b E b t t h f

4.2.2.4 Kiểm tra điều kiện ổn định bản cánh và bản bụng

 Thoả điều kiện ổn định bản cánh

 Thoả điều kiện ổn định bản bụng

4.2.3 Tiết diện tại đỉnh khung

 Do lực dọc trong dầm mái rất nhỏ nên chọn tổ hợp nguy hiểm nhất là tổ hợp tải trọng có M max tại đỉnh khung để tính toán:

Bảng 4.16 Giá trị nội lực tại đỉnh khung

 Vật liệu : Thép CCT34, f 21(kN / cm ) 2 , E 2.1 10 (kN / cm )  4 2

 Tiết diện dầm mái tại đỉnh khung : I 5 0 0 2 5 0 6 8    

Hình 4.7 Tiết diện dầm mái tại đỉnh khung

Bảng 4.18 Đặc trưng hình học tiết diện dầm mái

 Độ lệch tâm tương đối :

4.2.3.3 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của dầm mái

 Xét tỉ số giới hạn kích thước bản cánh của tiết diện :

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 73 o f f f f f f fk l 0.41 0.0032b 0.73 0.016b b E b t t h f

4.2.3.4 Kiểm tra điều kiện ổn định bản bụng và bản cánh

 Bản cánh thoả điều kiện ổn định

 Bản bụng thoả điều kiện ổn định

4.2.3.5 Kiểm tra điều kiện chuyển vị theo phương đứng

 Theo mục 5.3.4 TCVN 5575: 2012, chuyển vị đứng của đỉnh khung nhà một tầng không vượt quá 1/400 chiều dài khung

 Chuyển vị ngang tại đỉnh khung ứng với tổ hợp tải trọng TH3 (1TT + 1HT trái + 1HT phải)

Hình 4.8 Chuyển vị đứng tại đỉnh dầm mái

 Thoả điều kiện chuyển vị

THIẾT KẾ CÁC LIÊN KẾT CHI TIẾT

Thiết kế chân cột ngàm với móng

Hình 5.1 Sơ bộ chi tiết chân cột 5.1.1 Nội lực tính toán

Để đảm bảo an toàn cho kết cấu, cần xem xét tất cả các trường hợp tải trọng tại chân cột và lựa chọn cặp nội lực gây nén lớn nhất Việc này giúp xác định kích thước tiết diện bản đế phù hợp, nhằm ngăn chặn nguy cơ phá hoại bê tông.

Trường hợp 1 Mmax, Ntư -194.93 -87.63 -48.32 TH83

Trường hợp 2 Nmax, Mtư -122.66 -164.99 -39.08 TH32

 Khoảng cách từ mép bản đế tới mép cánh cột theo phương bề rộng: c1 5(cm)

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 76 bd cot 1

 Chiều dài bản đế tính theo công thức:

2 bd bd b,loc bd b,loc bd b,loc

Chọn bê tông móng: B15, ta có các giá trị:

  0.75: Hệ số phụ thuộc đặc điểm phân bố tải trọng, phân bố không đều + Rb, loc: Cường độchịu nén tính toán cục bộ của bê tông móng:

 Trường hợp 1: M = 194.93 (kN.m); N = 87.63 (kN); V = 48.32 (kN)

 Trường hợp 2: M = 122.66 (kN.m); N = 164.9(kN); V = 39.08 (kN)

Chọn L = 80 (cm) với cặp nội lực trường hợp 1

 Diện tích tiết diện bản đế: bd bd bd 2

 Moment chống uốn của tiết diện bản đế:

 Ứng suất phản lực của bê tông móng dưới bản đế: max bd bd

 0.553(kN / cm ) 2   R b.loc  0.75 1.02 0.765(kN / cm )   2 min bd bd

  0.491(kN / cm ) 2   R b.loc  0.75 1.02 0.765(kN / cm )   2

 Thoả điều kiện nén cục bộ

 Chọn chiều dày dầm đế tdđ bằng chiều dày bản bụng tw = 6 (mm)

Hình 5.2 Bản kê 3 cạnh và 2 cạnh kề nhau

Hình 5.3 Sơ đồ tính toán chân cột

Với b: Hệ số tra bảng, phụ thuộc vào loại ô bản và tỉ lệ các cạnh của chúng

 Ô 2 (bản kê 2 cạnh liền nhau) :

 Ứng suất của phản lực bê tông tại ô 2 :

 Chọn Mmaxmax M ;M 1 2 26.514(kN.cm)

 Chiều dày bản đế theo công thức: bd max c

 Bề dày dầm đế: (đã chọn sơ bộ) tdd 0.6(cm)

 Bề rộng dầm đế: dd bd b  B  35(cm)

 Xác định min B f ;B f f wf s ws , sử dụng thép CCT34 que hàn N42:

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 80 wf 2 f  18(kN / cm ), f ws  0.45 f  u  15.3(kN / cm ) 2

+ Dùng phương pháp hàn tay nên:

Chiều cao của dầm đế được xác định bởi khả năng chịu lực của đường hàn liên kết dầm đế với cột, đảm bảo đủ sức chịu đựng ứng suất phản lực từ bê tông móng.

 Chiều dài truyền lực lên dầm đế: cot 2 h 60 l c 10 25(cm)

 Ứng suất phản lực của bê tông móng tác dụng lên dầm đế:

 Lực truyền vào 1 dầm đế: dd

 Chọn chiều cao đường hàn theo cấu tạo (tra bảng 43 TCVN 5575:2012) hf 0.6(cm)

 Tính toán đường hàn theo tiết diện đi qua thép đường hàn:

 f wf min  f wff 0.7 18 12.6(kN/ cm )  2

 Bề dày đường hàn: w f t    h 0.6 0.7 0.42(cm)  

 Sơ đồ tính sườn là dầm console ngàm vào bản bụng bằng 2 đường hàn liên kết

Hình 5.4 Sơ đồ tính sườn A

Sườn làm việc như console ngàm tại bản bụng cột với nhịp dầm 17.2 cm, chịu lực tác dụng là ứng suất nén dưới bản đế Tải trọng được coi là phân bố đều gần đúng.

 Chiều dài truyền tải lên sườn: l 0.5h cot 0.5 60 30(cm) 

 Ứng suất phản lực của bê tông tác dụng lên sườn, cách mép ngoài bản đế một đoạn

 Lực phân bố lên sườn: s s 1 q   a 0.227 30 6.81(kN / cm) 

 Chiều dài sườn: bd wcot s

 Lực cắt tác dụng lên sườn:

 Moment uốn tác dụng lên sườn:

 Chọn bề dày sườn: ts 0.6(cm)

 Chiều cao sườn A được xác định sơ bộ theo điều kiện bền: s s c

 Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:

2 2 td 21.041(kN / cm ) 1.15f c 1.15 21 1 24.15(kN / cm )

 Tiết diện sườn thoả điều kiện ứng suất tương đương

 Kiểm tra 2 đường hàn liên kết sườn ngăn vào bản bụng cột Chọn chiều cao đường hàn:h f 0.6(cm)

 f wf min  f wff 0.7 18 12.6(kN/ cm )  2

 Bề dày đường hàn: w f t   h 0.6 0.7 0.42(cm) 

 Đường hàn vào bụng là đường hàn tay hw 1(cm); l w h 1 25 1 24(cm) s    

 Diện tích tiết diện đường hàn:

 Moment chống uốn đường hàn:

 Ứng suất tiếp tương đương trong đường hàn:

 13.777(kN / cm ) f 2  wf c   18 1 18(kN / cm )   2

 Liên kết hàn đủ bền

 Sơ đồ tính sườn là dầm console ngàm vào cánh cột bằng 2 đường hàn liên kết

Hình 5.5 Sơ đồ tính sườn B

Sườn hoạt động như một console ngàm tại vị trí cánh cột, với nhịp dầm đạt 10 cm và chịu lực tác động là ứng suất nén dưới bản đế Tải trọng được coi là phân bố đều, gần đúng với thực tế.

 Chiều dài truyền tải lên sườn: bd wcot

 Ứng suất phản lực của bê tông tác dụng lên sườn đế:

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 84 s max 0.553(kN/ cm ) 2

 Lực phân bố lên sườn: s s q   l 0.553 17.2 9.519(kN / cm) 

 Chiều dài sườn: ls 9.4(cm)

 Lực cắt tác dụng lên sườn:

 Moment tác dụng lên sườn:

 Chọn bề dày sườn đế: ts 0.6(cm)

 Chiều cao của sườn được xác định sơ bộ theo điều kiện: s s c

 Kiểm tra lại sườn đế đã chọn bằng điều kiện bền theo ứng suất tương đương :

2 2 c td 16.654(kN / cm ) 1.15f 1.15 21 1 24.15(kN / cm )

 Tiết diện sườn cánh chọn thoả điều kiện bền

 Chọn chiều cao đường hàn theo cấu tạo:

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 85 h f  0.6(cm)

 f wf min  f wff 0.7 18 12.6(kN/ cm )  2

 Chiều dài đường hàn: w s l h 1 20 1 19(cm)   

 Diện tích tiết diện đường hàn: w w w

 Moment chống uốn đường hàn:

 Ứng suất tiếp tương đương trong đường hàn:

 10.034(kN / cm ) f 2  wf c   18 1 18(kN / cm )   2

 Liên kết hàn đủ bền

 Bu lông có vai trò như một chốt khóa, dùng để liên kết các chi tiết với nhau Bu lông chịu kéo, cắt và chịu ép mặt

 Ở chân cột, bu lông neo dùng để liên kết chân cột với móng

 Cấu tạo bu lông neo kiểu J:

 Các loại đường kính bu lông neo: M12, M18, M24, M27, M33, M36, M39,

 Tổng chiều dài thân bu lông neo: từ 200mm đến 4000mm

 Chiều dài tiện ren: từ 30mm đến 400mm

 Xét tất cả các trường hợp tải trọng ở chân cột, chọn trường hợp có lực kéo bulong lớn nhất (M lớn nhất, N tương ứng)

Trường hợp Mmax, Ntu -194.93 -87.63 -48.32 TH83

 Chiều dài vùng bê tông chịu nén dưới bản đế : (tam giác đồng dạng)

 Chọn khoảng cách từ mép biên bản đế chân cột đến tâm bulong neo là: r 6(cm)

 Khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trọng tâm tiết diện cột: bd 2

 Khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trọng tâm bulong neo:

 Tổng lực kéo trong các bulong neo ở một phía chân cột:

 Chọn bulong neo làm từ mác 09Mn2Si có f ba  19(kN / cm ) 2 , diện tích yêu cầu của bulong: yc 1 2 ba

 Chọn bulong đường kính 22(diện tích Abn = 3.801 (cm 2 ))

 Tính lại tổng lực kéo trong các thân bulong neo ở 1 phía chân cột :

 Bulong đã chọn thoả điều kiện bền

Hình 5.6 Bố trí bulong neo 5.1.7 Thiết kế đường hàn liên kết cột vào bản đế

 Tra bảng 43 TCVN 5575-2012, ta có chiều cao nhỏ nhất của đường hàn là 8(mm) (hàn tay) khi chiều dày lớn nhất (bản đế) là 30(mm)

 Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc gây ra: k

Hình 5.7 Tiết diện đường hàn

 Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở bản cánh cột (kể cả các đường hàn liên kết dầm đế vào bản đế):

 Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở bản bụng cột: w2

 Chiều cao đường hàn cần thiết:

 Chọn chiều cao đường hàn: h f  8(mm)

Thiết kế vai cột

Hình 5.8 Cấu tạo vai cột 5.2.1 Thông số chung

 Vật liệu : Thép CCT34, f 21(kN / cm ) 2 , E 2.1 10 (kN / cm )  4 2

Bảng 5.5 Đặc trưng hình học tiết diện dầm mái tại nút khung

5.2.2 Lực tác dụng lên vai cột

Hình 5.9 Biểu đồ nội lực vai cột

 Độ lệch tâm từ tâm ray đến mép trong cột: e L  v   a 0.55 0.15 0.4(m)  

 Lực cắt tại liên kết vai cột với bản cánh cột: max dct

 Moment uốn tại liên kết vai cột với bản cánh cột:

VS 105.655 425.667 5.527(kN / cm ) f 12(kN / cm )

2 2 c td 10.011(kN / cm ) 1.15f 1.15 21 1 24.15(kN / cm )

 Vậy vai cột thoả điều kiện bền

5.2.4 Kiểm tra điều kiện ứng suất ép mặt cục bộ

 Kiểm tra điều kiện chịu ép mặt cục bộ tại bản bụng vai cột, theo công thức sau :

 Chiều dài phân bố quy đổi của tải tập trung: f f z b 2t 25 2 8 26.6(cm)  

 Cường độ chịu ép mặt lên đầu mút : u 2 c m f 34 34 f 32.38(kN/ cm )

 Vậy dầm vai thoả điều kiện ép mặt

5.2.5 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 93 of f b 0.5 E t  f

 Bản cánh thoả điều kiện ổn định

 Bản bụng thoả điều kiện ổn định

5.2.6 Kiểm tra điều kiện chuyển vị

Hình 5.10 Sơ đồ tính chuyển vị dầm vai

 Điều kiện chuyển vị: e 40 0.1(cm)

 Vai cột thoả điều kiện chuyển vị

5.2.7 Tính toán kiên kết hàn giữa vai cột và cánh cột

 Cường độ tính toán của đường hàn góc: f wf f 0.7 18 12.6(kN / cm ) 2

  f wf min f wff 12.6(kN/ cm ) 2

 Chiều cao đường hàn: s f f w min x c

 Chiều dài tính toán các đường hàn:

 2 đường hàn phía trên cánh: lw 25 1 24(cm) 

 4 đường hàn phía dưới cánh:

 Tính toán đường hàn theo tiết diện đi qua thép đường hàn

 f wf min  f wff 12.6(kN/ cm ) 2

Hình 5.11 Tiết diện đường hàn dầm vai

 Diện tích tiết diện đường hàn chịu cắt (xem lực cắt chỉ do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu) w 2

 Moment quán tính của tiết diện đường hàn:

 Moment chống uốn của tiết diện các đường hàn: w 3 w

 Ứng suất tiếp gây ra bởi lực cắt và moment lên đường hàn

Vì   td 5.615(kN / cm ) f 2  wf c   18(kkN / cm ) 2

 Đường hàn thoả điều kiện bền

5.2.8 Thiết kế sườn gia cường

5.2.8.1 Gia cường cho dầm vai

5.2.8.2 Gia cường cho bụng cột

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 97 s s f 21 t 2b 2 12.2 0.772(cm)

Thiết kế liên kết cột và dầm mái

Hình 5.12 Cấu tạo sơ bộ nút khung 5.3.1 Nội lực tính toán

Bảng 5.6 Nội lực tính toán mối nối đầu dầm mái

5.3.2 Tính toán bulong liên kết

 Chọn 14 bulong tinh cấp độ bền 6.6 đường kính 20có diện tích thực của bulong bn 2

A  2.45(cm ), diện tích nguyên của bulong A 3.14(cm ) 2 , cường đô tính

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 98 toán chịu kéo của bulong f tb  25(kN / cm ) 2 , cường độ tính toán chịu cắt của bulong f vb  23(kN / cm ) 2

Hình 5.13 Bố trí liên kết bulong chi tiết đỉnh cột

 Bố trí bulong thành 2 dãy với khoảng cách giữa các bulong tuân thủ các quy định trong bảng 44 TCVN 5575-2012

 Phía ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy như sau:

 Bề rộng phụ thuộc vào kích thước mặt bích: l s  9(cm )

 Kiểm tra khả năng chịu lực của bulong theo mục 8.2.2 TCVN 5575-2012, coi liên kết xoay quanh hàng bulong ngoài cùng phía nén

 Kiểm tra bulong chịu kéo:

 Khả năng chịu kéo của một bulong:

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 99 bn tb

 Lực kéo lớn nhất ở hàng bulong ngoài cùng:

 Thảo mãn điều kiện chịu kéo

 Kiểm tra chịu cắt và ép mặt:

 Lực tác dụng lên 1 bulong: cb

 Khả năng chịu cắt một bulong vb b bn v

 Giả thiết chiều dày mặt bích là  1(cm) vb b min

 Thoả mãn điều kiện chịu cắt và ép mặt của bulong

 Vậy liên kết bulong đủ bền

5.3.3 Tính toán bản mặt bích

 Bề dày bản bích xác định từ điều kiện chịu uốn:

 Chọn bề dày bản bích : t 1.5(cm)

5.3.4 Tính toán đường hàn liên kết

 Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc gây ra:

Hình 5.14 Tiết diện đường hàn giữa bản bích và cột

 Sử dụng que hàn N42, có cường độ tính toán f wf  18(kN / cm ) 2

 Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh ngoài (kể cả 2 sườn)

 Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở bụng cột lw2 2 (60 2 0.8 1) 114.8(cm)   

 Lực kéo trong bản cánh ngoài do moment và lưc dọc phân vào: k

 Chiều cao đường hàn cần thiết: yc   k f w min c w1

 Chọn chiều cao đường hàn: h f 6(mm)

Chi tiết nối xà

Hình 5.15 Sơ bộ liên kết mối nối xà 5.4.1 Nội lực tính toán

 Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết là cặp nội lực gây kéo nhiều nhất cho các bulong tại tiết diện mái

Bảng 5.7 Nội lực tính toán mối nối xà

 Khả năng chịu kéo của một bulong: tb bn

 Bố trí bulong thành 2 hàng

 Ở phía ngoài của 2 bản cánh xà ngang bố trí 2 cặp sườn gia cường cho mặt bích

Hình 5.16 Bố trí bulong mối nối xà

Lực kéo tác động lên bulong ở dãy dưới cùng được xác định bởi moment và lực dọc phân vào Do moment căng thớ dưới, tâm quay được coi là trùng với dãy bulong phía trên cùng.

 Bulong đủ khả năng chịu kéo

 Kiểm tra khả năng chịu cắt và ép mặt của bulong

 Lực tác dụng lên một bulong: cb

 Tính toán bản mặt bích

 Chọn bề dày bản bích: t 1(cm)

 Khả năng chịu cắt một bulong: vb b bn v

 Giả thiết chiều dày mặt bích là  1(cm) vb b min

 Bulong đủ khả năng chịu cắt và ép mặt

 Vậy bulong đủ khả năng chịu lực

5.4.3 Tính toán đường hàn kiên kết:

 Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc gây ra:

Hình 5.17 Tiết diện đường hàn mối nối xà

 Sử dụng que hàn N42, có cường độ tính toán f wf  18(kN / cm ) 2

 Lực kéo trong bản cánh ngoài do moment và lưc dọc phân vào: k

 Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh ngoài (kể cả sườn):

 Chiều cao cần thiết của các đường hàn: yc   k f w c w1 min

 Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích: yc   k f w w min c

 Chọn chiều cao đường hàn h f  0.6(cm)Mối nối đỉnh mái

Hình 5.18 Sơ bộ liên kết đỉnh mái 5.4.4 Nội lực tính toán

 Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết là cặp nội lực gây kéo nhiều nhất cho các bulong tại tiết diện mái

Bảng 5.8 Nội lực tính toán mối nối đỉnh dầm mái

Hình 5.19 Bố trí bulong đỉnh xà

Lực kéo tác động lên bulong ở dãy dưới cùng được xác định bởi moment và lực dọc phân vào, với tâm quay được coi là trùng với dãy bulong phía trên cùng do ảnh hưởng của moment căng thớ dưới.

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 107 b max 1 2 i

 Bulong đủ khả năng chịu kéo

 Kiểm tra khả năng chịu cắt và ép mặt của bulong

 Lực tác dụng lên một bulong: cb

 Tính toán bản mặt bích

 Chọn bề dày bản bích: t 1(cm)

 Khả năng chịu cắt một bulong: vb b bn v

 Giả thiết chiều dày mặt bích là  1(cm) vb b min

 Bulong đủ khả năng chịu cắt và ép mặt

 Vậy bulong đủ khả năng chịu lực

Hình 5.20 Tiết diện đường hàn đỉnh mái

 Lực kéo trong bản cánh dưới do moment và lực dọc phân vào: k

 Chiều cao cần thiết của các đường hàn: yc   k f w c w min

 Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích:

 Chọn chiều cao đường hàn h f  0.6(cm)

Chi tiết liên kết cửa trời

Hình 5.21 Sơ bộ chi tiết liên kết chân cửa trời Bảng 5.9 Nội lực lớn nhất tại chân cột

Trường hợp 1 Mmax, Ntư 9.009 4.12 9.33 TH4

Bảng 5.11 Đặc trưng hình học tiết diện cột

 Thoả mãn điều kiện bền

5.5.2 Tính liên kết bu lông

A  1.57(cm ), diện tích nguyên của bulong A 2.01(cm ) 2 , cường đô tính toán chịu kéo của bulong f tb  16(kN / cm ) 2 , cường độ tính toán chịu cắt của bulong f vb  16(kN / cm ) 2

Hình 5.22 Bố trí bulong chân cửa trời

Lực kéo tác dụng lên bulong ở dãy ngoài cùng được xác định bởi moment và lực dọc phân vào, với tâm quay tương ứng nằm tại dãy bulong phía ngoài cùng do moment căng thớ ngoài.

 Kiểm tra bulong chịu kéo:

Lực kéo lớn nhất ở 1 bu lông

Khả năng chịu kéo của bulong:

SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 112 bn tb bmax

 Lực cắt tác dụng lên 1 bu lông: vb

Khả năng chịu cắt của bulong: bn tb bmax

Hình 5.23 Tiết diện đường hàn chân cửa trời

 Lực kéo trong bản cánh dưới do moment và lực dọc phân vào: k

 Chiều cao cần thiết của các đường hàn: yc   k f w c w1 min

 Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích: yc   k f w2 w min c

 Chọn chiều cao đường hàn h f  0.6(cm)

Tiêu đề	Xác Định Kích Thước Khung Ngang
Tác giả	Hoàng Thế Phong
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Thế Trường Phong, TS. Phan Thành Trung
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Kết Cấu Công Trình
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2021 - 2022
Thành phố	Thành Phố

Định dạng
Số trang	121
Dung lượng	4,76 MB