đồ án thép 1

đồ án thép 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I KHOA XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP I Mã đề : 4132 Danh sách các thành viên trong nhóm: STT Họ và tên Lớp MSSV Ghi chú 1 Nguyễn Quốc Tuấn 51K1XD 105106032 2 Nhóm trưởng 2 Nguyễn Quốc Tuấn 51K1XD 105106027 9 3 Nguyễn Danh Tuấn 51K1XD 105106017 8 4 Hoàng Nghĩa Tuấn 51K2XD 105106036 1 GVHD: Th.S. Phan Văn Phúc Nhóm SVTH: 41 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I KHOA XÂY DỰNG NHIỆM VỤ VÀ SỐ LIỆU THIẾT KẾ I. NỘI DUNG, YÊU CẦU Thiết kế sàn công tác bằng thép, bao gồm 2 nhịp, 3 bước, với hệ dầm phức tạp: (2L x 3B) Theo trình tự sau: 1. Trên cơ sở số liệu đã cho, thành lập sơ đồ kết cấu, lập mặt bằng lưới cột, dầm. Chọn chiều dày bản sàn thép, tương ứng độ võng cho phép của bản sàn [∆] = 150 L 2. Tính toán, thiết kế dầm sàn, theo các nội dung: - Chọn sơ đồ tính toán - Xác định tải trọng tác dụng lên dầm. - Vẽ biểu đồ nội lực M, V. Xác định nội lực tính toán. - Chọn tiết diện dầm (chọn thép định hình cán nóng) - Kiểm tra dầm theo điều kiện cường độ, theo điều kiện biến dạng. 3. Tính toán, thiết kế dầm phụ, theo các nội dung: - Chọn sơ đồ tính toán - Xác định tải trọng tác dụng lên dầm. - Vẽ biểu đồ nội lực M, V. Xác định nội lực tính toán. - Chọn tiết diện dầm (chọn thép định hình cán nóng) - Kiểm tra dầm theo điều kiện cường độ, theo điều kiện biến dạng. 4. Tính toán, thiết kế dầm chính, theo các nội dung: - Chọn sơ đồ tính toán - Xác định tải trọng tác dụng lên dầm. - Vẽ biểu đồ nội lực M, V. Xác định nội lực tính toán. - Chọn tiết diện dầm tổ hợp hàn từ ba bản thép. - Kiểm tra dầm theo điều kiện cường độ, theo điều kiện biến dạng. - Thay đổi tiết diện dầm (chọn hình thức đổi bề rộng bản cánh 1 lần, đối xứng) - Tính toán liên kết cánh với bụng dầm. - Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể và ổn định cục bộ của dầm. - Thiết kế cấu tạo và tính toán các chi tiết khác của dầm và hệ dầm: + Liên kết gối dầm dầm chính với cột. + Liên kết dầm phụ với dầm chính. + Nối dầm chính (nếu cần) GVHD: Th.S. Phan Văn Phúc Nhóm SVTH: 41 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I KHOA XÂY DỰNG 5. Trình bày số liệu và các tính toán trong quyển thuyết minh kèm theo. II. SỐ LIỆU THIẾT KẾ - Nhịp dầm chính (nhịp cột): L (m) = 18(m) - Nhịp dầm phụ (bước cột): B (m) = 5(m) - Nhịp dầm sàn (bước dầm phụ): b (m) = L/6= 3(m) - Nhịp sàn (bước dầm sàn): a (m) = 1(m) - Hoạt tải tiêu chuẩn lên sàn: p c = 1,5 (T/m 2 ) = 0,15(daN/cm 2 ) - Vật liệu thép : + Thép làm sàn, dầm phụ CCT34 có f = 2100 kG/cm 2 f v =0.58 × f =1218(daN/cm 2 ) Hệ số vượt tải: của tĩnh tải 05.1= g γ ; của hoạt tải 1.2 p γ = - Chiều cao lớn nhất cho phép: h max = 1,2m. - Liên kết hàn điện bằng tay, que hàn N42, N46 hoặc tương đương. - Độ võng cho phép: của dầm phụ [∆/L] = 1/250; của dầm chính [∆/L] = 1/400. SƠ ĐỒ MẶT BẰNG TẦNG 1 NHÀ CÔNG NGHIỆP 2 TẦNG GVHD: Th.S. Phan Văn Phúc Nhóm SVTH: 41 3 18000 18000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 300030003000300030003000 10001000 1000 1000 1000 5000 HÖ DÇM SµN TÇNG 1 D? M CHÍNH D? M PH? D? M SÀN SÀN THÉP 18000 18000 A B C A B C 2 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I KHOA XÂY DỰNG PHẦN II: QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN I. SƠ ĐỒ KẾT CẤU: Hệ dầm đề ra là hệ dầm thép phức tạp, gồm ba hệ thống dầm đặt vuông góc với nhau và song song với hai cạnh của ô sàn: Dầm chính đặt song song với cạnh dài của ô bản và kê lên cột. Dầm phụ đặt song song với cạnh ngắn của ô bản. Dầm sàn đặt song song với cạnh dài của ô bản và chịu tải trọng từ sàn truyền xuống. Sơ đồ kết cấu như hình vẽ : GVHD: Th.S. Phan Văn Phúc Nhóm SVTH: 41 4 TRNG I HC VINH N KT CU THẫP I KHOA XY DNG B 2 3 18000 1000 1000 5000 A DầM CHNH DầM PHụDầM SàN 10 SàN thé p 100010001000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 S KT CU SN TNG 1 II. TNH TON KCH THC BN SN THẫP : 1. Chn kớch thc bn sn: Chn t s = 8 mm - Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn: q tc s = p tc s + g s tc = p s tc + t s . th = 0,15 + 0,8.0,00785 = 0,156 (daN/cm 2 ). Trong đó: 3 th kG/m 7850= là trọng lợng riêng của thép. Xỏc nh chiu dy ca t s bn sn theo cụng thc gn ỳng giỏ tr gia nhp ln nht l s v chiu dy ca bn sn: 0 1 4 0 4 72 1 15 s tc s l n E t n p = + ữ Trong ú: [ ] 150/ 0 == ln - nghch o ca vừng tng i cho phộp 6 6 2 1 2 2 E 2.1 10 E 2.31 10 (daN / cm ) 1 v 1 0.3 ì = = = ì 6 4 4 150 72 2,31 10 1 124,24 15 150 0,156 s s l t ì ì ì = + = ữ ì 124,24 0,8 124,24 99,39 s s l t cm= ì = ì = Chn l s = 1000 mm 2. Tớnh toỏn v kim tra bn sn GVHD: Th.S. Phan Vn Phỳc Nhúm SVTH: 41 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I KHOA XÂY DỰNG Cắt một dải bản rộng 1cm theo chiều cạnh ngắn của nhịp sàn. Do được hàn với dầm bằng các đường hàn góc, dưới tác dụng của tải trọng, sàn bị ngăn cản biến dạng, tại gối tựa sẽ phát sinh ra lực kéo H và mômen âm. Lực kéo và mômen này làm giảm mômen nhịp và độ võng cho bản. Thông thường, mômen âm khá bé, trong tính toán thiên bề an toàn, bỏ qua ảnh hưởng của mômen âm, chỉ xét ảnh hưởng của lực kéo H. Sơ đồ tính toán bản là dầm có hai gối cố định chịu tải trọng tính toán phân bố đều q tt . được thể hiện như hình vẽ: 1 cm 0,8 cm max q M = q 2 8 l 1000 1000 H H SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN CỦA SÀN THÉP • Xác định tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng trên bản sàn: - Trọng lượng bản thân tấm sàn là: 3 3 2 0,8 7,85 10 6,28 10 ( / ) tc s thép g t daN cm γ − − = × = × × = × - Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn : 3 2 0,15 6,28 10 0,156( / ) tc tc tc s q q g daN cm − = + = + × = 3 2 0,15 1,2 6,28 10 1,05 0,187( / ) tt tc tc s p g q q n g n daN cm − = × + × = × + × × = - Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên 1cm sàn: 2 1 0,156 1 0,156( / ) tc tc s s q q daN cm • = × = × = 1 0,187 1 0,187( / ) tt tt s s q q daN cm • = × = × = • Kiểm tra độ võng của bản sàn: Với 3 3 4 1 0,8 0,043( ) 12 12 X bh I cm × = = = GVHD: Th.S. Phan Văn Phúc Nhóm SVTH: 41 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I KHOA XÂY DỰNG - Độ võng ở giữa nhịp bản do tải trọng tiêu chuẩn gây ra là: 4 4 0 6 1 5 0,156 1005 2,045( ) 384 384 2,31 10 0,043 tc s x q l cm E I × × ∆ = = = × × × - Tính α (tỷ số giữa lực kéo H và lực tới hạn Euler N cr ). Giải phương trình: 2 2 2 0 2,045 (1 ) 3 3 ( ) 2,07 0,8t α α α ∆   + = = × ⇒ =  ÷   - Độ võng ở giữa nhịp bản do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H gây ra là: 0 1 1 2,,045 0,666( ) 1 1 2,07 cm α ∆ = ∆ = × = + + - Kiểm tra độ võng của bản sàn theo công thức: [ ] s 1 1 0,666 l 100 0,667(cm) 150 150 ∆ = ≤ ∆ = × = × = Vậy bản sàn đảm bảo điều kiện kiểm tra độ võng • Kiểm tra điều kiện bền của bản sàn: - Lực kéo tác dụng tải gối tựa bản là: 2 2 2 2 6 1 1 1, 2 2,31 10 0,8 242,9( ) 4 4 150 Q H E t daN l π π γ ∆     = = × × × × × =         - Mômen lớn nhất ở giữa nhịp bản là: 2 max 0 1 0,187 100 1 76,14( . ) 1 8 1 2,07 M M daN cm α × = = × = + + ⇒ Kiểm tra điều kiện của bản sàn theo công thức: 2 max 2 242,9 76,14 6 1017,44( / ) 1 0,8 1 0,8 X M H daN cm A W σ = + = + × = × × Vậy bản sàn đảm bảo điều kiện về cường độ 2 2 max 1017,44( / ) 0,95 2100 1995( / ) c daN cm f daN cm σ γ ⇒ = < = × = 3. Tính toán và kiểm tra liên kết giữa sàn với dầm sàn • Chiều cao đường hàn Đường hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải chịu được lực kéo H. Hàn sàn với dầm sàn bằng phương pháp hàn tay, que hàn N42. Chiều cao của đường hàn đó xác định theo công thức: ( ) cw f f H h γβ ×× = min Trong đó: ( ) ( ) wsswffw fff ××=× βββ ;min min β f , β s hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn. Khi hàn tay β f =0.7; β s =1 f wf ; f ws – cường độ tính toán của thép đường hàn và thép cơ bản trên biên nóng chảy. GVHD: Th.S. Phan Văn Phúc Nhóm SVTH: 41 7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I KHOA XÂY DỰNG Với thép CCT34 )/(1530340045.045.0 2 cmdaNff uws =×=×= Dùng que hàn N42 có )/(1800 2 cmdaNf wf = ( ) )/(126018007.0 2 min cmdaNff wffw =×=×=× ββ ( ) min 242,9 0,203( ) 1260 0,95 f w c H h cm f β γ ⇒ = = = × × × Ngoài ra còn phải thoả mãn yều cầu cấu tạo: f min f min 0,203(mm) h 1,2t 9,6(mm) h 5(mm)   = ≤ =   ≥ =  Vậy theo yêu cầu cấu tạo lấy h f = 6(mm) • Kiểm tra tiết diện đường hàn: Chiều dài mỗi đường hàn góc để liên kết bản với dầm sàn : 1 300 1 299( ) w l b cm= − = − =  Kiểm tra tiết diện 1(theo vật liệu đường hàn): 2 2 242,9 1,93( / ) 0.95 1800 1710( / ) 0.7 0.6 299 c wf f f w c wf f f w H f h l H daN cm f daN cm h l γ β γ β ≤ × × ×∑ = = ≤ × = × = × ×∑ × ×  Kiểm tra tiết diện 2(theo vật liệu của thép cơ bản theo biên nóng chảy): ws 2 2 242,9 1,35( / ) 0.95 1530 1453( / ) 1 0,6 299 c s f w c ws s f w H f h l H daN cm f daN cm h l γ β γ β ≤ × × ×∑ = = ≤ × = × = × ×∑ × × Vậy liên kết giữa sàn với dầm sàn đảm bảo điều kiện cường độ. III.TÍNH TOÁN DẦM SÀN Chọn dầm sàn là thép định hình cán nóng tiết diện chữ I 1. Sơ đồ kết cấu và tải trọng tác dụng lên dầm sàn: • Sơ đồ tính toán dầm sàn: Dầm sàn được coi là dầm đơn giản nhiều nhịp khoảng cách giữa các nhịp dầm là: l ds = b = 3,0 m. Nội lực do tải trọng gây ra ở nhịp đầu tiên là lớn nhất nên ta sẽ lấy nội lực ở nhịp đầu để tính toán. Tải trọng tác dụng lên dầm sàn là tải từ sàn truyền và là tải phân bố đều. (hình vẽ) GVHD: Th.S. Phan Văn Phúc Nhóm SVTH: 41 8 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I KHOA XÂY DỰNG DIỆN CHỊU TẢI VÀ SƠ ĐỒ TÍNH CỦA DẦM SÀN Tải trọng từ sàn truyền vào dầm sàn là: - Tải trọng tiêu chuẩn: 0,156 100 15,6( / ) tc tc ds s s q q l daN cm = × = × = - Tải trọng tính toán: 0,187 100 18,7( / ) tt tt ds s s q q l daN cm= × = × = - Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là: 2 2 max 18,7 300 153000( . ) 11 11 tt ds q b M daN cm × × = = = - Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là: max 0,6 0,6 18,7 300 3366( ) tt ds V q b daN = × × = × × = 2. Chọn tiết diện dầm sàn: Mômen chống uốn cần thiết cho dầm theo yêu cầu độ bền (có kể đến biến dạng dẻo) GVHD: Th.S. Phan Văn Phúc Nhóm SVTH: 41 9 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I KHOA XÂY DỰNG 3 max 1 153000 68,47( ) 1,12 0,95 2100 yc x c M W cm c f γ = = = × × ( Hệ số c 1 = 1.12, c γ = 0.95 đối với dầm hình ) Tra bảng thép cán sẵn và thử dần ta chọn được thép dầm là thép I14 có các đặc trưng hình học: 3 3 81,7( ) 68,47( ) ; 13,7( / ) 0,137( / ); 7,3( ) yc x x f W cm cm W g kg m daN cm b cm= > = = = = 3 4 46,8( ); 572( ); 14( ); 4,9( ) 0,49( ) x x d w S cm I cm h cm t mm cm= = = = = 73 4,9 140 TIẾT DIỆN DẦM SÀN 3. Kiểm tra tiết diện dầm sàn: • Kiểm tra tiết diện dầm sàn theo điều kiện độ bền(có kể đến trọng lượng bản thân dầm): - Tải trọng tác dụng lên dầm sàn có kể đến trọng lượng bản thân dầm là: Tải trọng tiêu chuẩn: 15,6 0,137 15,737( / ) tc tc ds ds ds q q g daN cm • = + = + = - Tải trọng tính toán: 18,7 1,05 0,137 18,84( / ) tt tt ds ds g ds q q g daN cm γ • = + × = + × = - Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là: 2 2 max 18,84 300 154145,45( . ) 11 11 tt ds q b M daN cm • • × × = = = - Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là: max 0,6 0,6 18,84 300 3391,2( ) tt ds V q b daN • • = × × = × × = GVHD: Th.S. Phan Văn Phúc Nhóm SVTH: 41 10 [...]... 2ì f f + f f ữ 12 4 12 30 ì 23 30 ì 2 ì 14 82 1 14 63 4 + 2ì + ữ = 916 504,67(cm ) 12 4 12 2 ì I x 2 ì 916 504,67 = = 12 220,06(cm3 ) h 15 0 Wx1 = Sx1 = Sw + Sf = t w ì h2 h 14 62 14 8 w + b 'f ì t f ì f = 1 + 30 ì 2 ì = 710 4,5(cm 2 ) 8 2 8 2 - Kim tra iu kin cng : iu kin bn ca dm theo mụmen l: x1 = M x1 f ìc Wx1 x1 = M x1 211 65000 = = 17 31, 99( daN / cm 2 ) Wx1 12 220, 06 x1 = 17 31, 99(daN / cm... l0 = l s = 1m = 10 0cm B rng cỏch dm ph l bc = b f = 15 ,5cm bf bf l0 ì 0. 41 + 0.0032 ì + 0.73 0. 016 ì bf tf tf bf ì ì E h f f = 1. 12 vt liu lm vic trong giai on do h f = h t f l khong cỏch trng tõm hai cỏch nộn h f = 40 1, 3 = 38, 7(cm) t f = 1, 3(cm) ; bf tf = b 15 ,5 = 11 ,9 < 15 f = 15 1, 3 tf l0 10 0 15 ,5 2 .1 10 6 = = 6, 45 1, 12 ì 0, 41 + 0, 0032 15 + ( 0, 73 0, 016 15 ) ì ì =... Sw= ' t f b 'f h f 2 = 2 ì 30 ì 14 8 = 4440(cm) 2 - ng sut tip ti th biờn bng dm: 1 = ' Vx1S w 42330 ì 4440 = = 205, 067( daN ) I x1t w 916 504, 67 1 - ng sut phỏp ti th biờn bng dm: 1 = M x1hw 211 65000 ì 14 6 = = 16 85,8 ( daN cm ) Wx1hd 12 220, 06 ì 15 0 - iu kin bn theo ng sut tng ng: td = 12 + 3 12 = 16 85,82 + 3 ì 205, 067 2 = 17 22, 81 < 2294.25 = 1. 15 ì 0.95 ì 210 0 = 1. 15 c f ( daN cm ) Vy tit din thay... + 1 = 9,825 + 1 = 10 ,825(cm) Chn lbg = 14 6(cm) kt hp vi sn gia cng 2 Vy tit din bn ghộp l Abg = lbg ì tbg = 14 6 ì 1( cm ) Abg = 2 ì ( lbg ì tbg ) = 292(cm 2 ) > A = 14 6 ì 1 = 14 6(cm 2 ) Kim tra liờn kt hn: Chiu di mi ng hn gúc liờn kt bn vi dm chớnh: lw = lbg 1 = 14 6 1 = 14 5(cm) Kim tra tit din 1( theo vt liu ng hn): H c ì f wf f ì h f ì lw H 14 110 = = 11 5,85(daN / cm 2 ) c ì f wf = 0,95 18 00... 0 w = d tw f 14 6 210 0 = = 4, 62 E 1 2 .1 10 6 ( d - Cnh ngn ca ụ bn bng1: d = hw = 14 6(cm) + à - T s gia cnh di v cnh ngn ca ụ bn bng: à = a h = 15 0 14 6 = 1, 03 w + fv = 12 18(daN / cm 2 ) cr = 10 .3 ì (1 + 0.76 11 60 )ì = 960, 77(kG/cm 2 ) 2 2 1. 03 4, 62 bf t f 3 60 2 3 ( ) = 0.8 ì ì ( ) = 2, 63 Vi = 0.8 (Tra bng) hw t w 14 6 1 + Tớnh h s : = Tra bng vi = 2, 63 cú h s : Ccr = 33, 71 ng sut phỏp... x1 = 17 31, 99(daN / cm 2 ) < c f = 210 0 ì 0.95 = 19 95(daN / cm 2 ) Vy tit din dm m bo iu kin bn theo mụmen iu kin bn ca dm theo lc ct l: max = Vx1S x1 fv ì c I x1tw GVHD: Th.S Phan Vn Phỳc Nhúm SVTH: 41 26 TRNG I HC VINH KHOA XY DNG max = N KT CU THẫP I Vx1S x1 42330 ì 710 4,5 = = 328 ,13 (daN ) I x1tw 916 504, 67 1 max = 328 ,13 (daN ) < f v c = 11 60 ì 0.95 = 11 02( daN ) Vy tit din dm m bo iu kin... tt 7 tt Vx1 = ì qdc 2 ì qdc = 28220 2 ì 28220 = 42330 ( daN ) 2 2 5 tt M X 1 = ì qdc ì L 12 5 = ì 28220 ì 18 00 = 211 65000 ( daN cm ) 12 - Mụ men khỏng un cn thit cho tit din: Wx1 = M x1 211 65000 = = 10 609, 02 ( cm3 ) f c 210 0 ì 0.95 - Mụn men quỏn tớnh cn thit cho tit din thay i: I x1 = Wx1 ì h 15 0 = 10 609,02 ì = 795676, 69 ( cm 4 ) 2 2 - Din tớch cn thit cho cỏnh dm thay i: Act = 2 ì I x1 I w 795676,... 30689250 14 6 = ì = 10 16, 28(daN/cm 2 ) Wx 4 hd 29392,33 15 0 Trong ú Wx 4 = Wx = 29392,33(cm3 ) - ng sut tip ti tit din kim tra: = V4 42330 = = 289,93(daN/cm 2 ) hw ì t w 14 6 ì 1 0.76 f v Vi: cr = 10 .3 ì (1 + à 2 ) ì 2 0 w + mnh quy c ca ụ bn bng: 0 w = d tw f 14 6 210 0 = = 4, 62 E 1 2 .1 10 6 ( d - Cnh ngn ca ụ bn bng1: d = hw = 14 6(cm) + à - T s gia cnh di v cnh ngn ca ụ bn bng: à = a h = 15 0 14 6 = 1, 03... b f ì t f ì h2 t w ì hw f f Ix = Iw + I f = + 2ì + 12 12 4 = ữ ữ 60 ì 23 60 ì 2 14 82 1 14 63 4 + 2ì + ữ = 15 73664, 67(cm ) 12 12 4 W = 2 ì I x 2 15 73664, 67 = = 20982 ,19 (cm3 ) h 15 0 GVHD: Th.S Phan Vn Phỳc Nhúm SVTH: 41 19 TRNG I HC VINH KHOA XY DNG N KT CU THẫP I 2 hf hw 14 62 14 8 S x = S w + S f = tw ì + b f ì t f ì = 1 + 60 ì 2 ì = 11 544,5(cm3 ) 8 2 8 2 Kim tra iu kin cng : - Trng lng... SVTH: 41 30 TRNG I HC VINH KHOA XY DNG N KT CU THẫP I Trong ú Wx 2 = Wx1 = 12 220, 06(cm3 ) - ng sut tip ti tit din kim tra: = V2 70550 = = 483, 22(daN/cm 2 ) hw ì tw 14 6 1 f 0.76 cr = 10 .3 ì (1 + 2 ) ì v 2 Vi: à 0w + mnh quy c ca ụ bn bng: 0 w = d tw f 14 6 210 0 = = 4, 62 E 1 2 .1 10 6 ( d - Cnh ngn ca ụ bn bng1: d = hw = 14 6(cm) + à - T s gia cnh di v cnh ngn ca ụ bn bng: à = a h = 14 0 14 6 = 1. 03