đồ án kết cấu thép hay

đồ án kết cấu thép hay

II Thiết kế

I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG :

1 Xác định kích thước phương đứng:

Chiều cao dầm cầu chạy lấy: hdcc=1/10 B 0.6 m

Chiều cao cột dưới:

Hd = Hr – hr –hdcc

10.2 m Chiều cao cột trên : H t = +h r h dcc+H k+0.1+ f 3.4 m

2 Xác định kích thước phương ngang:

+Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị :

II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG :

1.Tĩnh tải mái :

Trọng lượng bản thân tiêu chuẩn của dàn, hệ giằng mái, cửa trời phân bố

trên m2 mặt bằng nhà

0.2 kN /m2

Trọng lượng bản thân tiêu chuẩn của xà gồ phân bố trên m2 mặt bằng nhà 0.08 kN /m2

Mắt đầu dàn : 1

2

tc m

Tải trọng mái tính toán :

2 Tải trọng sửa chữa mái :

Hoạt tải tiêu chuẩn mái ptc = 0.3 kN/m2

Qui tải về nút Tải tiêu chuẩn:

+Hoạt tải trái:

+Hoạt tải phải:

+Hoạt tải chất đầy:

3 Áp lực cầu trục lên vai cột :

Hệ số không đồng thời của các cầu trục n = c 0.85

Hệ số kể đến sự tăng áp lực do ray không bằng

4 Lực xô ngang của cầu trục :

T T n

1.28 1.2232

1.252

tb

+Tải phân bố tác dụng lên cột

Với độ cao 10m trở xuống, áp lực gió được xem là không đổi và bằng: 0.65 kN/m2

III/TỔ HỢP NÔI LỰC & CHỌN TIẾT DIỆN:

1/Tổ hợp nội lực:

+Tĩnh tải (1)

+Hoạt tải trái (2)

+Hoạt tải phải (3)

+Hoạt tải chất đầy (4)

+Tổ hợp cơ bản 2 : 34 tổ hợp cơ bản 2

Tổ hợp cơ bản 2 1/ 1+2+5 2/ 1+2+6 3/ 1+3+5 4/ 1+3+6 5/ 1+4+5 6/ 1+4+6 7/ 1+5+7 8/ 1+5+8 9/ 1+5+11 10/ 1+5+12 11/ 1+6+9 12/ 1+6+10 13/ 1+6+11 14/ 1+6+12 15/ 1+2+5+7 16/ 1+2+5+8 17/ 1+2+6+9 18/ 1+2+6+10 19/ 1+3+5+7 20/ 1+3+5+8 21/ 1+3+6+9 22/ 1+3+6+10 23/ 1+4+5+7 24/ 1+4+5+8 25/ 1+4+6+9 26/ 1+4+6+10 27/ 1+5+7+11 28/ 1+5+7+12 29/ 1+5+8+11 30/ 1+5+8+12 31/ 1+6+9+11 32/ 1+6+9+12 33/ 1+6+10+11 34/ 1+6+10+12

+Dàn :

+Thanh cánh trên: 2L70x5 +Thanh cánh dưới: 2L70x5 +Thanh xiên đầu dàn: 2L70x5 +Thanh bụng: 2L60x5

+Thanh bụng phân nhỏ: 2L50x5

+Giằng cột:

+Thanh xiên : 2L50x5 +Thanh ngang : 2L50x5

IV-KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT:

2 Hoạt tải trái -27.27 10.66 -27.27 4.80

3 Hoạt tải phải -9.58 8.52 -9.58 2.66

4 Hoạt tải chất đầy -35.10 17.95 -35.10 7.02

1.2/ Xác định chiều dài tính toán :

x x x

l i

2 2 2

2803.01

y y y

l i

x c

M N

f

253.96 10228

20.66kN/cm49.92 522.48+ = <22 kN/cm2

1.4/ Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng uốn : +Từλ2 y = 93.11 , tra phụ lục 3 có được hệ số uốn dọc ϕy = 0.623

+Với cặp nội lực đang xét là tổ hợp của 1+6+9+12 , xác định được moment lớn nhất ở 1/3 đoạn cột trên :

C

ϕ

=+

0.086

Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn :

2

2.2/Tiết diện cột dưới:

+Đối với nhánh cầu trục và nhánh mái : thép I tổ hợp hàn I330

x x x

l i

1 1 1020 76.18

13.39

y y y

l i

+Kiểm tra tiết diện đã chọn:

+Đối với nhánh mái:

+ Từ λmax =max(λ λx1, y1) max(20.17,76.18) 76.18= = ⇒ =ϕ 0.736

Vì ϕ < và tiết diện không bị giảm yếu nên ta chỉ cần kiểm tra điều kiện ổn 1định tổng thể:

+Kiểm tra ổn định nhánh cầu trục ngoài mặt phẳng khung:

2 2 1

1

780.24

18.66 / 22 / 0.736 56.8

nh N

A

σϕ

×

+Đối với nhánh cầu trục:

+Từ λmax =max(λ λx1, y1) max(20.17,76.18) 76.18= = ⇒ =ϕ 0.736+Kiểm tra ổn định nhánh mái ngoài mặt phẳng khung:

2

893.86

21.39 / 22 / 0.736 56.8

nh N

A

σϕ

×

+Kiểm tra ổn định của cột dưới trong mặt phẳng khung:

Khoảng cách trọng tâm đến nhánh cầu trục y1= 35 cm

Khoảng cách trọng tâm đến nhánh cầu trục y2= 35 cm

Moment quán tính cột dưới trong mặt phẳng

2 02

4

x

C A I

Độ mảnh tương đương λtd = 2

x x

A k A

N A

σϕ

=

×

12.36 (kN/m2)

Nội lực nguy hiểm nhánh cầu trụcN2=(tổ hợp 1+5+7+12) -780.24 (kN)

Nội lực nhánh cầu mái N2=(tổ hợp 1+5+7+12) 377.97 (kN)

Qui về trọng tâm tiết diện

lt

N A

σϕ

=

×

7.05 (kN/m2)

+Kiểm tra thanh bụng đã chọn

Lực dọc lớn nhất trong thanh xiên

Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên 0.75

tx tx

tx

N A

w

f f wf c

N l

Chọn lw1=6cm 2

0.32

w

f f wf c

N l

Chon lw2=4cm

V TÍNH TOÁN CHI TIẾT CỘT:

5.1 Vai cột:

Từ bảng nội lực, chọn ra hai cặp nội lực gây lực nén lớn nhất trong cánh ngoài và cánh trong

của cột trên, xác định lực dọc tương ứng trong mỗi cánh của cột trên:

Chiều dài đường hàn: l w = − =b 2t 15 2 0.8 13.4− × = cm

Tổ hợp 1+4

N nhánh trong= max

2 t

M N h

+ (kN) Kiểm tra liên kết hàn

1

1

nh h

+ (kN) Kiểm tra liên kết hàn

1

1

nh h

Đường hàn thỏa điều kiện chịu lực

Kiểm tra khả năng chịu ép mặt của bản bụng của cột dưới:

5.2 Dầm vai :

Dầm vai (mặt cắt bên phải của chân cột trên)

Các trường hợp tải trọng

N(kN) M(kN)

Chon tw= 0.8 (cm) Vậy dầm vai đã chọn đủ khả năng chịu uốn

+Đường hàn liên kết giữa bản bụng dầm vai vào bản lưng nhánh mái phải dủ khả năng

chịu lực từ dầm vai truyền vào Chiều cao đường hàn cần thiết:

+Lực cắt lớn nhất đường hàn chịu =N nhánh trong=96.44 kN

+Đường hàn liên kết bản K với bản bụng dầm vai( 4 dường hàn) sẽ chịu lực N trong

truyền xuống.Suy ra:

l f

β

× × × =0.05 cm Chọn hh theo điều kiện chống rỉ: hf= 4mm

+Đường hàn liên kết bản bụng dầm vai vào bản bụng nhánh cầu trục (4 đường hàn) sẽ

chịu lực Dmax+Gdcc cùng với phản lực từ dầm vai Suy ra chiều cao đường hàn cần thiết:

nen

bd

nencb

N A

Kích thươc bản đế

40 20 800 cm2 Ứng suất phân bố đều dưới bản đế N

A

σ =

1.17 kN/cm2

Ô bản 1 Dạng congxon, với phần nhịp vươn ra là :

Moment uốn lớn nhất trong dầm đế

M=qdd

2 32

f

l h

dd f

q f

q f

522.219 (kN) Bulông 4.6 Rbl= 17 (kN/cm2)

Chọn 2 bulông D bulông 48 (mm)

V KIỂM TRA TIẾT DIỆN DÀN:

tc m

y y

x

q B f

EI

y f

Δ

Tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ:

x

2sin32

M h I

0( )

y y

y

M b x I

CT3

Kí hiệu các thanh dàn

Trong các thanh dàn trên; tiến hành tính toán cho các thanh sau

+Thanh xiên đầu dàn X1

+Thanh bụng xiên chịu kéo: X2 +Thanh bung xiên chịu nén : X3

+Các thanh bụng đứng chịu nén : B2 +Thanh cánh trên : CT2

+Thanh cánh dưới : CD3

Thanh xiên đầu dàn chịu nén X1 Lực dọc

4 Hoạt tải chất đầy -61.26 (kN)

chiều dài trong mặt phẳng lox= 178.905 (cm)

chiều dai ngoài mặt phẳng loy= 357.81 (cm)

Thanh bụng xiên chịu nén X3 Lực dọc

4 Hoạt tải chất đầy -11.82 (kN)

chiều dài trong mặt phẳng lox= 165.516 (cm)

chiều dai ngoài mặt phẳng loy= 413.79 (cm)

Thanh bụng đứng chịu nén B2 Lực dọc

4 Hoạt tải chất đầy -7.02 (kN)

chiều dài trong mặt phẳng lox= 264 (cm)

chiều dai ngoài mặt phẳng loy= 330 (cm)

Thanh cánh trên chịu nén CT2 Lực dọc

4 Hoạt tải chất đầy -73.55 (kN)

chiều dài trong mặt phẳng lox= 151.68 (cm)

chiều dai ngoài mặt phẳng loy= 151.68 (cm)

Thanh bụng xiên chịu kéo X2 Lực dọc

chiều dài trong mặt phẳng lox= 143.124 (cm)

chiều dai ngoài mặt phẳng loy= 357.81 (cm)

Thanh cánh trên chịu kéo CT1 Lực dọc

chiều dài trong mặt phẳng lox= 150 (cm)

chiều dai ngoài mặt phẳng loy= 150 (cm)

Thanh cánh dưới CD3 Lực dọc

chiều dài trong mặt phẳng lox= 600 (cm)

chiều dai ngoài mặt phẳng loy= 600 (cm)

2L70x5 2L70x5

2L70x5

2L50x5

2L50x5

2L50x5 2L50x5

2L50x5 2L70x5

Tính toán các chi tiết trong dàn :

Chiều dài đường hàn sống cần thiết =

10.72

Chọn chiều dài đường hàn 5 cm

Đường hàn liên kết thanh xiên đầu dàn với bản mắt :

Mỗi thép góc chịu lực dọc : N2 /2 75 kN Chọn chiều cao đường hàn sống hs= 0.4 cm

Chiều dài đường hàn sống cần thiết =

20.72

Kiểm tra liên kết hàn giửa bản mắt và bản gối

Mơmen đầu dàn M= : 103.28 kNm Thay thế moment đầu dàn bằng cặp ngẫu lực : H =M/h0 68.85 kN

khoảng cách từ trục thanh cánh dưới đến trọng tâm đường hàn e= 0.15 cm

Dời lực về trọng tâm liên kết xuất hiện momen lệch tâm

Tính tốn liên kết bulơng bản gối vào cánh trong cột trên

Khoảng cách trục thanh cánh dưới đến hàng bulơng trên cùng z= 25 cm

Khoảng cách bulong hàng thứ 1 đến bulong tren cùng l1= 30 cm

Khoảng cách bulong hàng thứ 2 đến bulong tren cùng l2= 20 cm

Khoảng cách bulong hàng thứ 3 đến bulong tren cùng l3= 10 cm

Lực lớn nhất xuất hiện trong bulơng :

1 max 2

.2

N A R

= =

1.33 cm2

Chiều dài đường hàn sống cần thiết =

10.72

Chọn chiều dài đường hàn 5 cm

Đường hàn liên kết thanh xiên phân nhỏ với bản mắt :

Do nội lực nhỏ, đường hàn theo cấu tạo hf=0.4cm; lf=5cm

Kiểm tra liên kết hàn giửa bản mắt và bản gối

Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bản mắt vào bản gối

2 21

bg

f

b H t

×

0.78 cm

Tính toán liên kết bulông bản gối vào cánh trong cột trên

Khoảng cách trục thanh cánh trên đến hàng bulông dưới cùng 25 cm

.2

N A R

Kiểm tra đường hàn liên kết thanh cánh trên vào bản mắt :

Đường hàn sống mổi bản mắt có chiều dài đường hàn lhs = 10 cm

Chiều cao đường hàn hhs = 0.6 cm Đường hàn mép mổi bản mắt có chiều dài đường hàn lhm = 10 cm

Chiều cao đường hàn hhm = 0.6 cm Tổng diên tích đường hàn : ∑(βf h l f) f = 15.12 cm2

Ưng suất trong đường hàn :

( )

bm h

Tính nút dàn dưới 1

1

2 3 4 5

Chiều dài đường hàn sống ls=

10.72

Chiều dài đường hàn sống ls=

40.72

Chọn chiều dài đường hàn sống ls= 29 cm

N2= 17.36 kN

Chiều dài đường hàn sống ls=

20.72

Chọn chiều dài đường hàn sống ls= 5 cm

Chiều dài đường hàn sống ls=

30.72

Chọn chiều dài đường hàn sống ls= 5 cm

Chiều dài đường hàn sống ls=

40.72

Chọn chiều dài đường hàn sống ls= 5 cm

Chiều dài đường hàn sống ls=

50.72

Chọn chiều dài đường hàn sống ls= 28 cm

Liên kết 2 bulong d16 để tăng độ ổn định cho thanh

Đường hàn liên kết thanh cánh trên vào bản mã

4 1

Độ dốc dàn =0.15>0.1 N= ( ) (2 )2

sin cos

Lực phân cho đường hàn sống N1=0.7N 67.64 kN

Chiều dài đường hàn sống ls=

10.72

N

β × ×

13.065 cm

Chiều dài đường hàn mép lm=

30.32

3000 380 250

L

Δ

⇒ = = <

Chuyển vị ngang đầu cột

Chuyển vị ngang đầu cột do tổ hợp tĩnh tải + Dmax trái + Gió trái + Ttrái: