Đồ án thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp

ĐA thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp

Phần I : Tính toán chung

A-các kích th-ớc chung I/Thành lập sơ đồ kết cấu:

Từ số liệu yêu cầu thiết kế là loại nhà x-ởng 1 nhịp, chịu tải trọng cầu trục lớn do đó

chọn sơ đồ khung có liên kết Dàn, Cột là liên kết cứng và dàn khung hình thang có mái dốc Sơ

đồ khung ngang có dạng nh- hình vẽ d-ới:

100: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu

f: khe hở xét đến độ võng của kết cấu lấy 0,4m(theo sách thiết kế KC thép nhà CN )

H2=(3,7+0,4)+0,1= 4,2m

c - Chiều cao của cột trên:

Htr = hdcc+H2+hr

hr : Chiều cao của ray và đệm Chiều cao của ray tra bảng IV-7 sách thiết kế KC thép

nhà CN ứng với lọai ray KP100 ta có chiều cao là 0,15m; chiều cao của đệm là 0,05

g - Chiều cao đầu dàn:

Với kích th-ớc là dàn hình thang lấy hđd=2200 (theo sách thiết kế KC thép nhà CN)

h- Chiều cao giữa dàn:

a: khoảng cách giữa trục định vị và mép ngoài cột trên, a phụ thuộc vào chế độ làm việc

của cầu trục Do sức trục Q=75T nên ta chọn a=250mm

d - Tính chiều cao tiết diện cột d-ới h d :

hd: Theo độ cứng ta có hd =(1/15  1/20) Hd= (1/15  1/20)8,4m<=560mm

Theo điều kiện cấu tạo ta chọn hd = +a=750+250 = 1000mm;

l = 24m h2 = 4.2m

Nhà x-ởng đ-ợc thiết kế có chiều dài nhà là : 102m do đó khi bố trí mặt bằng l-ới Cột

ta không phải để khe lún nhiệt độ Mặt bằng l-ới Cột đ-ợc bố trí nh- hình vẽ d-ới

a- Bố trí giằng trong mặt phẳng cánh trên :

Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh

trên và các thanh chống dọc nhà Tác dụng chính của chúng là đảm bảo ổn định cho cánh trên

chịu nén của dàn, tạo nên những điểm cố kết không chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn Các

thanh giằng chữ thập đ-ợc nên bố trí ở đầu khối nhiệt độ và bố trí thêm ở giữa khối Mặt bằng

bố trí giằng cánh trên đ-ợc thể hiện nh- hình vẽ d-ới

b- Bố trí gằng trong mặt phẳng cánh d-ới :

Giằng trong mặt phẳng cánh d-ới đ-ợc đặt tại các vị trí có giằng cánh trên nó cùng với

giằng cánh trên tạo nên các khối cứng không gian bất biến hình Hệ giằng cánh d-ới tại đầu hồi

nhà làm gối tựa cho cột hồi chịu tỉ trọng gió thổi lên t-ờng Hồi nên còn gọi là dàn gió Do

X-ởng có Cỗu trục Q = 75 tấn để tăng độ cứng cho nhà ta bố trí thêm hệ giằng cánh d-ời theo

ph-ơng dọc nhà Hệ giằng nhà đảm bảo cho sự làm việc cùng nhau của các khung, truyền tải

trọng cục bộ tác dụng lên một khung sang các khung lân cận Mặt bằng bố trí nh- hình vẽ

d-ới

6000

6000 6000

500

b

6000 6000 6000 6000 6000

a

6000 6000 6000 6000 6000 6000

Sơ đồ mặt bằng l-ới cột, giằng mái trong mặt phẳng cánh trên và d-ới

3 2

Hệ giằng đứng đặt trong các mặt phẳng thanh đứng , cótác dụng cùng với các giằng nằm

tạo nên các khối cứng bất biến hình, giữ vị trí và cố định cho dàn vì kèo khi lắp dựng Hệ giằng

đứng đ-ợc bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn và cách nhau 12 - 15m theo

ph-ơng ngang nhà, theo ph-ơng dọc nhà chúng đ-ợc đặt tại những gian có giắng cánh trên và

cánh d-ới Hệ giắng dứng đ-ợc bố trí nh- sau :

d- Bố trí hệ giằng Cột :

Trong mỗi trục dọc một khối nhiệt độ cần có ít nhất một tấm cứng các cột khác dựa vào

tấm cứng bằng các thanh chống dọc Tấm cứng gồm có hai cột, dầm cầu trục các thanh giằng

và các thanh chéo chữ thập Các thanh giằng bó trí suốt chiều cao của 2 cột đĩa cứng trong

phạm vi đầu dàn – chính là hệ giằng đứng của mái : Lớp trên từ mặt dầm cầu trục đến nút gối

tựa d-ới của dàn kèo Lớp d-ới bên d-ới dầm cầu trục cho đến chân cột Các thanh giằng lớp

trên đặt trong mặt phẳng trục Cột Các thanh giằng lớp d-ới đặt trong mặt phẳng hai nhánh

Tấm cứng đ-ợc đặt vào khoảng giữa chiều dài của khối nhiệt độ để không cản trở khối nhiệt

độ Trong các gian đầu và cuối nhà bố trí giằng lớp trên giằng này làm tăng độ cứng dọc nhà,

truyền tải trọng gió từ đầu hồi đến đĩa cứng Việc bố trí giằng cột đ-ợc thể hiện nh- sau :

1

bố trí hệ giằng cột và giằng đứng

b- Tính toán khung ngang:

I-Tải trọng tác động lên khung ngang:

I.1-Tải trọng tác động lên dàn: đ-ợc tính ra đơn vị daN/m2

a- Tải trọng mái :

Dựa vào cấu tạo của mái để tính trọng l-ợng từng lớp(đơn vị N/m2 mặt dốc mái) Đổi ra

N/m2 mặt bằng bằng cách chia cho cos ,  là góc dốc của mái

Các lớp máI

Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m 2 )

Hệ số v-ợt tải

Tải trọng tính toán (daN/m 2 )

- Hai lớp gạch lá nem  = 2000daN/m3 Dày 3cm 60 1,1 66

- 2 Lớp vữa lát dày 1,5cm/lớp  = 1800 daN/m3

c-Trọng l-ợng cửa mái : (lấy theo kinh nghiệm)

gcm=1,1.(12  18) daN/m2 cửa trời

Ta lấy gcm=14 daN/m2 cửa trời

d- Trọng l-ợng của cửa kính và bậu cửa:

- Trọng l-ợng cửa kính:

gk=1,1.(35  40) daN/m2 cöa

Ta lÊy gk= 40 daN/m2

- Träng l-îng cña bËu cöa:

gb=1,1.(100  150) daN/md cña bËu cöa (trªn + d-íi)

a- Do phản lực đầu dàn (lực đ-ợc đặt vào trục cột biên):

b- Do trọng l-ợng của dầm cầu chạy:

Theo công thức kinh nghiệm:

Gdcc=dcc.L2

dcc.1,1 Với Q=75T ta chọn dcc =37, Ldcc=6m

 Gdcc= 37.62.1,1= 1465,2daN

c- Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục:

áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột Xác định do 2 cầu

trục hoạt đông tại 2 nhịp liên tiếp

Đ-ờng ảnh h-ởng của phản lực tại vai cột

Tra bảng VI-1,2 sách thiết kế KC thép nhà CN phụ lục cầu trục ta có :

Pc1max = 35tấn = 350KN Pc2max = 36tấn = 360KN

Q: trọng l-ợng vật cẩu=75T theo đầu bài Q =75T=750KN

G: trọng l-ợng của toàn bộ cần trục G = GXC + GCT = 38 +115 = 153tấn = 1530KN

no: số bánh xe 1 bên ray no = 4 bánh

840 1280

yi:Tung độ của đ-ờng ảnh h-ởng

áp lực nhỏ nhất phía bên kia là D min :

Dmin=n.nc.( Pc1min.yi + Pc2min.yi) = 1,2.0,85.[220.0,1 + 210.( 1 + 0,86

d-áp lực ngang của cầu chạy:

Khi cầu trục hoạt động nếu xe con đang chạy, má hãm lại tạo ra lực hãm ngang áp lực ngang

trên 1 bánh xe:

Tc1= (Q+GXC).0,05/no Tra bảng cầu trục ta có GXC =38T=380KN

Tc

1 = (750 + 380).0,05/4 = 14,125KN

Các lực ngang Tc1 truyền lên cột thành lực hãm ngang T Lực T đặt ở cao trình dầm hãm lợi

dụng đ-ờng ảnh h-ởng khi xác định lực nén lên vai cột ta có thể xác định đ-ợc lực T nh-

sau(Tính theo ph-ơng ngang):

T= n.nc Tc

1.yi=1,2.0,85.14,125.(0,1 + 0,86 + 1 + 0,5733 + 0,4333) = 42,74KN Lực này chỉ có thể có một trong 2 cột

II.3/ Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang :

Theo TCVN 2737-95 Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm:

- Gió thổi lên mặt bằng t-ờng dọc đ-ợc chuyển thành lực phân bố trên cột khung

- Gió trong phạm vi mái từ cánh d-ới dàn vì kèo trở lên đ-ợc chuyển thành lực tập trung

nằm ngang đặt ở cao trình cánh d-ới vì kèo(đầu cột)

Trong phạm vi t-ờng dọc

Tra bảng tải trọng gió ta có qo= 95daN/m2

Phía đón gió : qd=n.qo.k.c.B (daN/m)

Phía trái gió : qtr=n.qo.k.c’.B (daN/m)

Ta tiến hành tổ hợp nội lực để tìm ra từng tr-ờng hợp tải trọng bất lợi nhất để thiết kế

khung Do nh¯ có tường tự mang nên lực dọc ở cột chỉ có V, V’;ở cột dưới có thêm

Dmax;Gdcc(bỏ qua trọng l-ợng bản thân của cột) Các kết quả giải đ-ợc ta đ-a vào bảng tổ hợp

Với mỗi cột ta xét 4 tiết diện nguy hiểm nhất và tại mỗi tiết diện ghi trị số M,N,Q do mỗi

loại tải trọng gây ra Riêng tiết diện A thì xét thêm lực cắt Q Các trị số trong bảng nội lực

đ-ợc ghi làm 2 dòng ; Dòng trên ghi trị số đúng dùng cho tổ hơp cơ bản I(hệ số tổ hợp bằng 1)

Dòng d-ới ghi trị số nhân 0,9 dùng cho tổ hợp cơ bản II

THCBI = Tải trọng th-ờng xuyên + 1tải trọng tạm thời

THCBII = Tải trọng th-ờng xuyên + 0,9xtải trọng tạm thời

Ta cần tìm tại mỗi tiết diện:

+ Tổ hợp gây mômen d-ơng: M+max; N

t-+ Tổ hợp gây mômen âm lớn nhất M-max; N

t-+ Tổ hợp gây lực nén lớn nhất: Nmax; M+

t-(M+ t-)

Phần 2 :Thiết kế cột

Nội lực tính toán đ-ợc xác định bởi 3 cặp từ bảng tổ hợp

Với cột trên : N = 46.162daN; M = -40.718daNm

Với cột d-ới : N = 142.405daN; M = 92.321daNm

N = 146.781 daN; M = -50.322daNm

I- Xác định chiều dài tính toán:

Với cột của nhà công nghiệp 1 tầng có liên kết ngàm với móng ta có chiều dài tính toán

II-Thiết kế tiết diện cột:

II.1-Xác định lực tính toán của cột:

Vì khi tổ hợp nội lực ta ch-a kể đến tải trọng bản thân của cột nên ta cần tính thêm tải

trọng bản thân của cột khi tính toán cột Ta coi tải trọng bản thân nh- lực tập trung đặt tại tâm

tiết diện cột ở trên đỉnh cột Ta tính toán theo công thức: Gc=gc.hc

a - Cột trên:

gc=[N/KR]. daN/m

K : Hệ số kể đến ảnh h-ởng của mô men làm tăng tiết diện cột Cột trên chọn k = 0,3; Cột

d-ới chọn k = 0,45

R: C-ờng độ tính toán của thép làm cột.Vật liệu thép BCT3K2 có R = 2150daN/cm2

 : Hệ số cấu tạo trọng l-ợng các chi tiết làm tăng tiết diện cột lấy =1,6;

: Trọng l-ợng riêng của thép lấy  = 7850daN/m3

N: Lực nén lớn nhất trong mỗi đoạn cột khi ch-a kể đến trọng l-ợng bản thân.Với cột trên

N1tt= 146.781 + 656 + 1791 = 149.228 daN; M1= -50.322daNm

N2tt= 142.405 + 656 + 1791 = 144.852 daN; M2= 92.321daNm

II.2-Thiết kế tiết diện cột trên

a-Chọn tiết diện cột:

Diện tích yêu cầu sơ bộ:

Ayc = N.[+(2,22,8)e/h]/R

e = M/Ne = 40.718/46.818 = 0,87m = 87cm

Ta thiết kế cột đặc tiết diện chữ H=1,25, =1;R=21,5kN/cm2=21,5.102 daN/cm2; =1;

Ayc = 46.818[1,25+2,4.87/50]/21,5.102 = 118cm2

b-Hình dạng và cấu tạo tiết diện cột:

- Chiều cao tiết diện cột trên bt=0,5m (theo phần I)

- Chiều dày bản bụng : đ-ợc chọn sơ bộ b= 0,01m = 10mm

- Chiều rộng bản cánh:đ-ợc chọn sơ bộ bc = 0,25m =250mm

- Chiều dày bản cánh:đ-ợc chọn sơ bộ c = 0,016m =16mm

Ta có diện tích tiết diện:

Bản bụng: 46,8 1 = 46,8cm2 Bản cánh: 2.(25.1,6) = 80,00 cm2

c-Kiểm tra tiết diện đã chọn:

Tiết diện cột phải thoả mãn các điều kiện về bền về ổn định tổng thể và ổn định cục bộ

- Các đặc tr-ng về hình học của tiết diện cột:

Diện tích tiết diện:

Jx = 1.46,83/12+2.(25.1,63/12+24,22.1,6.25) = 55.410 m4

Jy = 46,8.13/12+2.(1,6.253/12) = 4.171 cm4 Bán kính quán tính:

- Kiểm tra ổn định tổng thể của cột:

+ Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung:

x = N/(lt.Ang) .R với m1 = 6,366; x= 1,85cm

Tra bảng phụ lục II.2 nội suy ta có lt=0,1972

x = 46.162/0,1972.117,44 = 1.993,25 daN/cm2.R=2150daN/cm2 + Kiểm tra độ ổn định ngoài mặt phẳng khung:

Tính mô men ở đầu cột đối diện với tiết diện đã có

Mb= -40.718daNm

Mct= 6293daNm.(theo bảng tổ hợp nội lực) Mô men ở tiết diện phần ba cột là(phía M lớn)

M’=Mct + 2[Mb-Mct]/3 = 6293+ 2[-40.718 -( 6293)]/3 = -25.048 daNm M’= -25.048 > Mb/2 = -40.718/2= -20.359 daNm(về trị số)

ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung:

y=N/(c.y.Ang).R với y = 73,83 cm ;R=2150daN/cm2

Tra bảng phụ lục II.1 ta nội suy đ-ợc y= 0,758

Xác định c : hệ số kể đến ảnh h-ởng của mô men và hình dáng tiết diện phụ thuộc vào mx;

mx=e’/x=(M’/N)/(Wx/Ang)

mx = (25.048.102/46.162)/(2.216,4/117,44) = 2,875 có mx <= 5

C = /(1+.mx) Với 1 < mx<5 tra bảng phụ lục II-5 ta có:

 = 065 + 0,005mx = 0,65+0,005.2,875 = 0,66 với y= 73,83cm và c=3,14.(E/R)0,5 = 3,14(2,1.106/2150)0,5 = 98,1=1

C = 1/(1+0,66.2,875) = 0,271

y = 46.162/(0,271.0,758.117,44) = 1.913,51 daN/cm2 < 2150daN/cm2

- Kiểm tra ổn định cục bộ của cột:

+ Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng theo điều kiện : hb/b < [ho/b]

II.3-Thiết kế cột d-ới (ta dùng cột rỗng):

II.3.1- Chọn tiết diện nhánh:

Ta giả thiết gần đúng khoảng cách giữa 2 trục nhánh c = hd =100cm =1m

Các cặp nội lực: Nhánh ngoài cột d-ới : N2tt =144.852daN; M2tt= 92.321daNm;

Nhánh trong cột d-ới : N1tt =149.228daN; M1tt= -50.322daNm;

Thay các giá trị vào ph-ơng trình:

y12-[(M1+M2)/(N1-N2)+c]y1+ M2.c/(N1-N2) = 0

y12-[(50.322+ 92.321)/(149.228 -144.852)+1]y1+ 92.321x1/(149.228 -144.852) =0

y 1 2 - 26,70 y 1 + 18,80 = 0

Giải ph-ơng trình ta có y1 = 0,724m; y2 = c-y1= 1-0,724 = 0,276 m

Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu chạy(tính sơ bộ)

Nnh1= N1.y1/c+M1/c =149.228x0,724/1 + 50.322/1 = 138.222,07 daN Lực nén lớn nhất trong nhánh mái

Nnh2= N2.y2/c+M2/c =144.852x0,276/1 + 92.321/1 = 122.268,15 daN Giả thiết độ ổn định =0,8 ta có diện tích yêu cầu cho từng nhánh

Nhánh cầu chạy:

Aycnh1= Nnh1/R = 138.222/(0,8.2150.1) = 80,36 cm2 Nhánh mái:

Aycnh2= Nnh2/R = 122.268/(0,8.2150.1) = 71,09 cm2 Theo yêu cầu độ cứng bề rộng cột:

b = 40cm (tỷ số b/Hd = 40/940 = 1/23,5)

a - Nhánh cầu chạy dùng tiết diện chữ I tổ hợp từ 3 bản thép có các kích th-ớc tiết diện là :

Bản bụng : 368.8 Fb = 29,44 cm2 Bản cánh:2.(200.16)Fc= 64cm2

Anh1= 93,44 cm2 Tính các đặc tr-ng hình học của nhánh:

zo=Ai zi /Ai = (50,4x0,7 + 2x15,6x2,75)/81,6 = 1,48 cm

Với zi:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của từng tiết diện

với zo:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của toàn tiết diện nhánh mái

Các đặc tr-ng hình học của tiết diện Jx1= Jy1g= 147 cm4

rx = [Jx/(Anh2+ Anh2)]0,5 = [426.861/(93,44+81,6))]0,5 = 49,38 cm

II.3.2 - Xác định hệ thanh bụng:

a - Bố trí thanh bụng :

- Khoảng cách các nút giằng a= 96cm thanh giằng hội tụ tại trục nhánh

- Chiều dài thanh xiên:

b - Kiểm tra thanh bụng xiên - giằng cột:

Nội lực trong thanh xiên do lực cắt thực tế chân cột là: Q = 12.490daN

Ntx= Q/2sin = 12.490/2x0,716207 = 8.719,55 daN

Kiểm tra độ mảnh của thanh bụng xiên

max = s/rmintx = 137,56/1,48 = 92,98 <[] = 150 Tra bảng II.1 phụ lục ta có  mintx = 0,65

Kiểm tra :  = Ntx/min.Atx. R

Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên =0,75 kể đến lệch tâm của trục liên kết và trục thanh:

 = 8.719,55/0,65x10,1x0,75 = 1770,92daN/cm2 < R=2150 daN/ cm2

Thanh xiên ổn định

c - Kiểm tra thanh bụng ngang:

Độ mảnh các nhánh:

Độ mảnh toàn cột theo trục ảo x-x: x = lx1/rx = 1.861/49,38 = 37,69

với lx1=18,61 m chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột d-ới đã tính

Với =44o34’ nội suy b°ng 3.5 được k = 28,5

tđ = (x2+k.A/Atx)0,5 = (37,692 + 28,5.175,04 /10,1) 0,5 = 43,75 < [] =120 với A = Anh1+Anh2 = 93,44 + 81,6 = 175,04 cm2

Theo tđ = 43,75 tra bảng II.1 đ-ợc  = 0,89

Tính Qq- = 7,15.10-6(2.330 - E/R)N/

= 7,15.10-6(2.330 - 2,1.106/2,1.103)149.228/0,89 = 1.622daN

Ta thấy Qq-<Q vây ta không cần phải tính lại thanh bụng xiên và tđ

- Thanh bụng ngang tính theo Qq- = 1.622daN vì Qq- nhỏ nên ta chọn thanh bụng ngang

theo độ mảnh giới hạn [] = 150

Vậy ta chọn thanh bụng ngang là thép góc L63x4, rmin=1,25cm

có  = s/rmin=100cm/1,25cm = 80<[]

d -Kiểm tra tiết diện cột đã chọn:

Nhánh cầu chạy: y1 = ly1/ry1 = 940/12,72 = 73,90 = 1max

x1= lnh1/rx1= 100/4,78 = 20,92 Nhánh mái: y2 = ly2/ry2 = 940/13,57 = 69,27 = 2max

Kiểm tra ứng suất:

 = Nnh1/1.Anh1R

 = 100.204/0,758x93,44 = 1.415 daN/cm2 R = 2150daN/cm2Lực nén lớn nhất trong nhánh mái

Nnh2 = N2.y2/c+M2/c = 144.852.0,5259/0,9852 + 92.321/0,9852 = 160.847 daN

2max = 69,27tra bảng 1=0,782

 = Nnh2/2.Anh2 = 160.847/0,782x81,6 = 2.521 daN/cm2 > R = 2150daN/cm2

Ta thấy không thoả thỏa mãn điều kiện ổn định và chịu lực của cột(nhánh mái) theo trục y-y

Vì vậy cần chọn lại tiết diện trục nhánh bằng cách thay 2 thanh thép góc L100x100x8 và tấm

360x14 bằng 2 thanh thép góc L100x100x10 và tấm 360x16 Sau đó kiểm tra lại điều kiện ổn

định và chịu lực theo ph-ơng y – y của cột

Nhánh mái sau khi điều chỉnh lại tiết diện tổ hợp bao gồm :

1 thép bản 360x16F = 57,6cm2 và 2 thép góc đều cạnh L100x100x8F = 38,4m2

(A1g= 19,2cm2) Anh2 = 57,6 + 38,4 = 96cm2

Tính khoảng cách từ mép ngoài tiết diện nhánh mái đến trọng tâm tiết diện nhánh mái:

zo=Ai zi /Ai = (57,6x0,7 + 2x19,2x2,83)/96 = 1,55 cm

Với zi:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của từng tiết diện

với zo:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của toàn tiết diện nhánh mái

Các đặc tr-ng hình học của tiết diện Jx1= Jy1g= 179 cm4

Mô men quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x:

Jx = Jx +yi2.Anhi = Jx1+Jx2+ y12.Anh1+ y22.Anh2 = 2.133 + 466 + 93,44.49,892 + 96.48,562 = 461.547 cm4

Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu chạy

Nnh1= N1.y1/c+M1/c =149.228x0,4989/0,9845 + 50.322/0,9845 = 126.736 daN Lực nén lớn nhất trong nhánh mái

Nnh2 = N2.y2/c+M2/c = 144.852.0,4856/0,9845 + 92.321/0,9845 = 165.222 daN

2max = 68,86tra bảng 1=0,85

 = Nnh2/2.Anh2 = 155.032/(0,85x96) = 2.024 daN/cm2 < R = 2150daN/cm2Vậy cột thoả thỏa mãn điều kiện ổn định và chịu lực theo trục y-y

e - Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x:

Các cặp nội lực:

Nhánh mái : N2tt = 144.852daN; M2tt = 92.321daNm;

Nhánh cầu chạy: N1tt = 149.228daN; M1tt= 50.322daNm;

Cặp 1: e1 = M1/N1 = 50322/149.228 = 0,3372m = 33,72cm

độ lệch tâm t-ơng đối m = e1.A.y1/Jx = 33,72x189,44 x49,89/461.547 = 0,414

tđ = tđ (R/E)0,5 = 37,7.(2,15.103/2,1.106) 0,5 = 1,206 Với x = lx1/rx = 1.861/49,36 = 37,7

Tra bảng phụ lụcII-3 ta có lt= 0,751

ổn định toàn thân cột đ-ợc kiểm tra theo điều kiện

N1/lt.A = 149.228/0,751x189,44 = 1.049 daN/cm2 R = 2150daN/cm2Cặp 2: e2 = M2/N2 = 92.321/144.852 = 0,64 m = 64cm

Độ lệch tâm t-ơng đối

m = e2.A.(y2+zo-1,6)/Jx = 64x189,44.(48,56+1,55-1,6)/461.547 = 1,135 1,6 : chiều dày của bản thép của tiết diện nhánh mái

Tra bảng phụ lụcII-3 ta có lt = 0,444

ổn định toàn thân cột đ-ợc kiểm tra theo điều kiện

N2/lt.A = 144.852/0,444x189,44 =1.722daN/cm2 R = 2150daN/cm2

g - Tính liên kết các thanh giằng vào các nhánh cột:

Đ-ờng hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột phải chịu đ-ợc lực

Ntx = 8.883daN

Với thép CT3 dùng que hàn N-46 Rbtc 3.450daN/cm2 ta có:

Rgh=1.800daN/cm2, Rgt=0,45 RbtcdaN/cm2= 0,45x3.450=1.550daN/cm2

II.4-Thiết kế các chi tiết cột:

II.4.1 - Nối phần cột trên và cột d-ới:

- Ta dùng liên kết hàn đối đầu để nối 2 phần cột trên và d-ới Mối nối sẽ ở vị trí cao hơn

vai cột 1 khoảng là 500mm Nội lực dùng để tính toán là nội lực tại tiết diện Ct (tiết diện ngay

sát vai cột) Từ bảng nội lực ta chọn ra 2 cặp nội lực nguy hiểm nhất cho từng nhánh t-ơng ứng

Cặp nội lực: N1tt = 46.162daN; M1tt = 9.960 aNm; (1;3;5;8)

N2tt = 46.162daN; M2tt = -8.752daNm (1;2;7) Nội lực lớn nhất mà cánh ngoài phải chịu:

Sngoài = N1/2+M1/bt’ = 46.162/2 + 9.960/(0,4 - 0,016) = 42.482 daN Trong đó: bt’=( bt-c):khoảng cách trục 2 bản cánh cột trên

- Cánh ngoài nối bằng đ-ờng hàn đối đầu thẳng góc.Chiều dài đ-ờng hàn bằng chiều

rộng cột trên lh = (25 - 2.0,5)cm Chiều cao đ-ờng hàn bằng chiều dày bản cánh h = 1,6cm

Ta có cột trên tiết diện chữ H :

Bản bụng: 46,8.1 = 46,8cm2, bản cánh: 2.(25.1,6) = 80cm2 ứng suất trong đ-ờng hàn đối đầu nối với bản cánh ngoài là:

h = Sngoài/(hlh) = 42.482/1,6.(25 - 2.0,5) = 1.106 daN/cm2 <R = 2100daN/cm2Chọn bản nối K có chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều rộng bản cánh của cột

Nội lực lớn nhất trong cánh trong cột trên:

Strong = 46.162/2 + 8.752/(0,4 -0,016) = 44.982 daN Dùng đ-ờng hàn đối đầu thẳng góc ứng suất trong đ-ờng hàn nối là:

h = Strong/(hlh) = 44.982/1,6.(25-2.0,5) = 1.171 daN/ cm2 < R=2100daN/cm2

Cánh trong và cánh ngoài của cột đều thoả mãn điều kiện ổn định

- Tính toán mối nối bụng: mối nối bụng đ-ợc tính chịu lực cắt Vì lực cắt cột trên khá bé

nên dùng đ-ờng hàn đối đầu theo cấu tạo :hàn suốt, chiều cao đ-ờng hàn bằng chiều dày bản

bụng (h = 10mm)

II.4.2 - Tính toán dầm vai:

Tính dầm vai nh- 1 dầm đơn giản có nhịp l=bd=100cm, dầm vai chịu uốn bởi lực

S trong = 44.982daN đặt tại giữa nhịp

Phản lực gối tựa:

A = B = S trong/2 = 44.982/2 = 22.491daN =22,491T Mô men lớn nhất tại giữa nhịp:

Mmaxdv = S trong.l/4 = 44.982.1./4 = 44.982.1./4 = 11.246daN.m Chọn chiều dày bản đậy mút nhánh cầu trục bđ=20mm;

Chiều rộng s-ờn đầu dầm bs = 300mm

Chiều dày dầm vai đ-ợc xác định từ điều kiện ép cục bộ của lực tập trung

Dmax+Gdct = 108.832 + 1.465,2 = 110.297 daN

Chiều dài truyền lực ép cục bộ : z = bs+2bđ = 30+2.2 = 34cm

a - Chiều dày cần thiết bản bụng dầm vai:

dv= (Dmax+Gdct)/z.Rem = 110.297/34x3.200 = 1,014cm Lấydv = 12mm

- Bản bụng của nhánh cầu trục của cột d-ới sẽ đ-ợc xẻ rãnh cho bản bụng của dầm vai

luồn qua Hai bản bụng này đ-ợc liên kết với nhau bằng 4 đ-ờng hàn góc Chiều cao của bản

bụng tr-ớc hết phải đủ để chứa 4 đ-ờng hàn này Giả thiết chiều cao đ-ờng hàn góc là 6 mm

chiều dài cần thiết 1 đ-ờng hàn là:

lh1 = [Dmax+Gdct+B]/[4hh.(Rg)min] + 1 = (110.297 + 44.982/2)/4.0,6.0,7.1800 + 1 = 43,90 cm

(Rg)min:lấy giá trị nhỏ hơn 2 giá trị tRgt và hRgh.Lấy(Rg)min = 0,7.1800

Chiều dài 1 đ-ờng hàn cần thiết liên kết bản K vào bụng dầm vai

lh2 = S trong/[4hh.(Rg)min] + 1 = 44.982/4.0,6.0,7.1800 + 1 = 14,87 cm

Theo yêu cầu cấu tạo hdv0,5hd = 0,5.100 = 50cm để đảm bảo cột trên đ-ợc ngàm vào cột d-ới

(để góc xoay của cột trên và cột d-ới là nh- nhau) Chọn hdv = 60cm.Chiều dày bản cánh d-ới

dầm vai lấy 1 cm Chiều cao bản bụng hbdv = 60 - (2+1) = 57cm

- Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai:

Để việc tính toán đơn giản, thiên về an toàn ta coi chỉ có riêng bản bụng dầm vai chịu uốn Mô

men chống uốn của bản bụng dầm vai là :

W =  dv .hbdv2/6 = 1,2.572/6 = 649,8cm3 ứng suất: h = Mdv

max/W = 11.246.102/649,8 = 1730,7 daN/ cm2 < R = 2100daN/cm2

Thoả mãn điều kiện chịu uốn

II.4.3 - Tính toán chân cột:

Chân cột rỗng chịu nén lệch tâm ta tính toán mỗi nhánh nh- cột chịu nén đúng tâm Lực

nén tính toán ở mỗi nhánh là lực nén lớn nhất tại tiết diện chân cột Các cặp nội lực để tính toán

vẫn là các cặp nội lực để tính toán chọn tiết diện tại A

Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu chạy

Nnh1= N1.y1/c+M1/c =149.228x0,4989/0,9845 + 50.322/0,9845 = 126736 daN Lực nén lớn nhất trong nhánh mái

Nnh2 = N2.y2/c+M2/c = 144.852.0,4856/0,9845 + 92.321/0,9845 = 165.222 daN

a - Tính bản đế:

Diện tích yêu cầu của bản đế đ-ợc xác định theo CT:

Abđ=N/RncbGiả thiết hệ số tăng c-ờng độ do nén cục bộ xuống mặt bê tông móng: mcb=(Am/Abđ)1/3 =1,2

Bê tông móng #200 có Rn=90kg/cm2

Rncb = mcb.Rn = 1,2.90 = 108 daN/cm2 Diện tích yêu cầu của nhánh cầu trục là:

Anh1yc = N nh1/Rncb = 126.736 /108 = 984,06 cm2 Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh mái là :

Anh2yc = N nh2/Rncb = 165.222 /108 = 1.435,48 cm2 Chọn chiều rộng bản đế : B = bc+2dđ+2c = 40 + 2.1,4 + 2.3,6 = 50cm

Chiều dài L của bản đế tính đ-ợc là:

+Tính chiều dày bản đế nhánh mái:

Ta có : b/a = 230/170 = 1,35 tra bảng 3.6 ứng với bản kê 3 cạnh ta đ-ợc  = 0,125

Mô2 = .nh2.a2 = 0,125.91,2.172 = 3.295 daNcm Ta chọn Mô2 để tính toán Chiều dày bản đế của nhánh mái là:

bđm = bđ2 = (6M/R.)1/2 = (6x3.295/2150x1)1/2= 3,03 cm;

Lấy bđ2 = 3,2cm

+Tính chiều dày bản đế nhánh cầu trục :

Kiểm tra : ta có b/a = 230/100 =2,3 Tra bảng III.6 nội suy có  = 0,133

Mô2 = .nh1.a2 = 0,133.88,57.112 = 1.178 kgcm

Vậy bđ1 = (6M/R.)1/2 = (6x1.178/2150.1)1/2 = 1,81 cm Chọn bđ1 = 2cm

b - Tính các bộ phận ở chân cột :

Toàn bộ lực từ cột truyền xuống thông qua 2 dầm đế và đôi s-ờn hàn vào bụng nhánh Vì vậy

dầm đế chịu tác động của phần phản lực nh thuộc diện truyền tải của nó

Tải trọng tác động lên dầm đế ở nhánh mái

q2dđ = (5 + 20/2).91,2 = 1.368 daN/cm

Tải trọng tác động lên dầm đế ở nhánh cầu trục

q1dđ = (5 + 20/2).88,57= 1.329 daN/cm

Tổng phản lực truyền lên dầm đế ở nhánh mái: N2dđ = 1.368x34 = 46.512 daN

Tổng phản lực truyền lên dầm đế ở nhánh cầu trục: N1dđ = 1.329x24 = 31.896 daN

- Tính dầm đế ở Nhánh mái:

- Lực N2dđ do 2 đ-ờng hàn liên kết dầm đế với sống và mép thanh thép góc L100x8 của

nhánh mái Chiều dài cần thiết của đ-ờng hàn là (chọn hs = 12mm;hm = 8 mm):

l hs = N2dđ.(bg-ag)/[bg.hs.(Rg)min] = 46.512x(10 - 0,55)/10x1,2x0,7x1800 = 29,1 cm

l hm = N2dđ.(bg-ag)/[bg.hm.(Rg)min] = 46.512x(10-0,55)/10x0,8x1260 = 43,6 cm

Trong đó:

bg:chiều rộng thép góc = 10cm

ag:khoảng cách từ trọng tâm nhánh mái đến đ-ờng hàn sống : (1,55 – 1) = 0,55cm

Chọn dầm đế của nhánh mái có tiết diện (500x14)mm, vì dầm đế có tiết diện lớn mà nhịp công

xôn lại bé nên không cần kiểm tra các điều kiện về uốn và cắt

+ Tính s-ờn côngxôn nhánh mái:

S-ờn A dựa vào cấu tạo ở đế cột nhánh mái Tải trọng tác dụng lên s-ờn công xôn A:

qA = 91,2x20 = 1.824 daN/cm