Đồ Án Kết Cấu Thép.docx

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP PGS TS Trần Quang Hưng MỤC LỤC CHƯƠNG I BỐ TRÍ KẾT CẤU 5 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 5 MÔ HÌNH KẾT CẤU 3D 6 MẶT BẰNG KẾT CẤU 6 BỐ TRÍ HỆT GIẰNG 7 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN KHUNG NGANG 9 LỰA CHỌN SƠ[.]

BỐ TRÍ KẾT CẤU

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng, một nhịp với các số liệu như sau:

Cao trình ray H1 6,6 m Độ dốc mái i 12 %

Liên kết chân cột Khớp

Vùng gió III Địa hình C

 TCVN 5575 : 2012 : Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế.

 TCVN 2737 : 2012 : Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.

 Eurocode 3 : Design of steel structures

 Thép có modun đàn hồi E = 2x105 N/mm2, chọn thép Mác 10CrSiNiCu có fu 540Mpa, fy = 400Mpa, f = 360Mpa.

 Vật liệu hàn N50: f  243  N / mm 2  ; f  215  N / mm 2  ; phương pháp hàn tay.

(để tính kéo); f ba  320 N / mm 2  (để tính neo).

 Móng BTCT cấp độ bền B20

 Chiều cao tiết diện dầm cầu trục: Hdc = (1/10)B.

 Ray có chiều cao Hr = 0,12(m).

 Chế độ hoạt động cầu trục : trung bình.

 Số liệu cầu trục với sức trục Q = 250 (kN)

 Mái lợp tôn dày 0,47 mm; trọng lượng tiêu chuẩn 4,2 daN/m2 mái Độ dốc mái: xem bảng số liệu.

 Xà gồ thép Z dập nguội, khoảng cách 1m Trọng lượng: 8,7x(B/6) daN/m trong đó B là bước cột tính bằng mét.

 Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh, trọng lượng tiêu chuẩn 1,2 daN/m2 mái.

 Trọng lượng tiêu chuẩn hệ giằng mái và các hệ thống đường ống kỹ thuật lấy bằng 2 daN/m2 mặt bằng nhà.

 Hoạt tải tiêu chuẩn của mái: ptc0 daN/m2 mặt bằng nhà

 Cửa mái cao 1,35m; rộng 2m; khung thép cửa mái làm bằng thép I tổ hợp

 Chân cửa mái liên kết khớp với xà mái Cấu tạo xem thêm hình vẽ

Cấu tạo tường bao che:

 Tường bằng tôn 2 lớp giống tôn mái, giữa có lớp cách âm bằng bông thủy tinh trọng lượng tiêu chuẩn 1,2 daN/m2

 Dầm sườn tường giống xà gồ mái.

Số liệu cầu trục có sức trục Q = 250 (kN).

Bảng I-1 Bảng số liệu cầu trục

KC đỉnh ray đến xe con (mm)

Kích thước đầu cầu trục (mm) Áp lực lên 1 bánh xe

(kN) Trọng lượng xe con

Hình I-1 Mặt cắt ngang cầu trục

Hình I-2 Mô hình 3D kết cấu nhà thép công nghiệp

Hình I-3 Mặt bằng kết cấu nhà công nghiệp một tầng

A thanh chống thanh chống dọc giữa nhà thanh chống dọc đầu nhà

+5.80 thanh chống dọc đầu nhà giằng cột ±0.00

TÍNH TOÁN KHUNG NGANG

KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG THẲNG ĐỨNG

 Từ nhịp nhà L = 21m, dự kiến chọn kích thước cầu trục có nhịp cầu trục là Lct = 19m

 Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang

Với: Hc = 1880mm : là khoảng cách từ đỉnh ray đến xe con ( tra catalo cầu trục )

Trong đó: H1 = 6,6(m) là chiều cao đỉnh ray

 Chiều cao cột trên, tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:

Trong đó: Hdc: Chiều cao tiết diện dầm cầu trục

Hr: chiều cao của ray và đệm Hr = 0.12 m

 Chiều cao cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt trên vai cột:

Trong đó: H3 = 600 – 1000mm, phần cột chôn bên dưới cốt mặt nền H3 = 1000mm

 Khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị: a = 0 ( vì sức trục Q m

 Kiểm tra khe hở an toàn:

D =  + a - h – B1 = 1 + 0 - 0.7 – 0.2 = 0.1m = 100mm Hình II-2 Kích thước phương ngang

 Kích thước tiết diện xà mái tại vị trí gần cột ( nách khung ): h  1

 Kích thước tiết diện đoạn giữa h d2 h d1 0,6.0,7 0, 42(m) Chọn hd2 = 0,45 (m)

Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục ( lực tập trung do áp lực đúng của cầu trục và trọng lượng bản thân dầm cầu trục, trọng lượng ray, dầm hãm và hoạt động tải trên cầu trục) và nhịp dầm vai Sơ bộ chọn tiết diện dầm vai.

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

 Chọn chiều cao dầm tại điểm đặt Dmax = 0.35 m (thỏa mãn điều kiện > 0.5hd)

 Chiều cao tiết diện vai cột hv ≥  - h = 1 – 0.7 = 0.3 (m), chọn hv = 0.7 (m)

 Bề rộng tiết diện vai cột bv = b = 0.35m

 Bề dày bản cánh vai cột tw t w

 Bề dày bản bụng vai cột tf ≥ bv/30 = 350/30 = 11,67mm tf ≥ tw

KẾT CẤU MÁI VÀ CỬA MÁI

 Chiều cao kết cấu cửa mái: Hcm = 1.35m

 Nhịp kết cấu cửa mái: Lcm = 2m

 Độ vươn công xôn của dầm cửa mái: La = 1m

 Tiết diện của kết cấu cửa mái (cột và dầm): Dùng thép hình chữ I Độ dốc thoát nước mái, chiều cao mái

 Độ dốc thoát nước mái: Mái lợp tôn, độ dốc thoát nước i = 12 %

Với i = 12%, i = tgα, góc nghiêng của mái là α = 6 o 51’

 Chiều cao mái: Chiều cao từ điểm giao cánh trên dầm mái với cánh ngoài cùng của cột đến đỉnh trên cùng của dầm mái là

 Chiều cao mái ứng với đoạn dầm mái đầu tiên (thay đổi TD)

 Chiều cao mái ứng với đoạn dầm mái giáp đỉnh mái (TD không đổi)

TRỌNG LƯỢNG MÁI

Trọng lượng mái là tải thường xuyên bao gồm trọng lượng các lớp mái, xà gồ, hệ giằng mái.

Tĩnh tải mái có thể coi là phân bố đều trên xà mái.

 Tải trọng phân bố trên xà ngang g

Trong đó: gxg: trọng lượng tiêu chuẩn xà gồ/m dài: gxg = 10.15

Hình II-3 Sơ đồ tải trọng mái daN/m gm: trong lượng tiêu chuẩn các lớp mái/m2 mái ( gồm tấm lợp và cấc lớp cách âm cách nhiệt): gm = 5.4 daN/m2 mái gg: trọng lượng tiêu chuẩn hệ giằng/m2 mặt bằng mái: gg = 2daN/m2

B: bước cột B = 7m b: khoảng cách xà gồ b = 1m

Hình II-4 Sơ đồ tĩnh tải mái

HOẠT TẢI SỬA CHỮA MÁI

 Hoạt tải phân bố trên xà ngang pm = p.ptc.B.cosα (daN/m)

Trong đó p tc : giá trị tiêu chuẩn của hoạt tải/m 2 mặt bằng ngang nhà p tc = 30 daN/m 2

( g xg B b g m Bg g B cos ) pm 1,3.30.7.cos 5 51' o 271,051daN /

Hình II-5 Sơ đồ hoạt tải mái

TẢI TRỌNG TƯỜNG

 Trọng lượng tường đưa về tải phân bố đều trên cột g 1,1.(g st B g B)(daN / m) t b bc

Trong đó g st :trọng lượng tiêu chuẩn sườn tường/m dài g st = 10.15 daN/m g bc :trọng lượng tiêu chuẩn tấm bao che/m 2 gbc = 5.4 daN/m2

B: bước cột B = 7m b: khoảng cách sườn tường b = 7 m

Hình II-6 Sơ đồ tải trọng tường

TRỌNG LƯỢNG DẦM CẦU TRỤC

 Dầm cầu trục đặt trên vai cột, tạo ra lực tập trung thường xuyên Giá trị trọng lượng dầm cầu trục:

Vì sức trục Q = 250kN nên chọn g tc = 5kN/ m

ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN VAI CỘT

 Áp lực cầu trục là tải trọng tạm thời

Hình II-7 Sơ đồ tải trọng dầm cầu trục

Hình II-8 Sơ đồ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa

 Áp dụng công thức đồng dạng tam giác tính được: y1=0.414, y2=0.886, y3=1; y4=0.529

 Giá trị áp lực lớn nhất

 Giá trị áp lực nhỏ nhất

D: hệ số tin cậy tải trọng cầu trục D = 1.1 nc: hệ số tổ hợp, theo 5.16 TCVN 2737:1995 nc = 0.85

Pi max, Pi min: áp lực tác dụng lên 1 bánh xe, tra trong catalo cầu trục.

Dmax và Dmin đặt tại vai cột, cách trục cột một đoạn e==(L-Lct)/2=(21-19)/2=1 m

Hình II-9 Sơ đồ áp lực cầu trục lên vai

LỰC HÃM NGANG CẦU TRỤC

 Là tải trọng tạm thời

 Giá trị lực hãm ngang:

Hình II-10 Sơ đồ lực hãm ngang

TẢI TRỌNG GIÓ

 Từ số liệu vùng gió, tra bảng ra áp lực gió tiêu chuẩn w0 = 125[daN/m2].

 Sơ đồ tính gió có thể đơn giản hóa như hình vẽ, xác định các mốc chiều cao từng mặt nhà để tra bảng ra hệ số thay đổi áp lực gió k tương ứng (tra theo chiều cao và dạng địa hình).

 Lấy sơ đồ 8 trong bảng 6 TCVN 2737:1995 để tra các hệ số khí động Ce:

 Hai hệ số Ce 1 và Ce 3 tra từ sơ đồ 2 bảng 6 TCVN 2737:1995 dựa vào các thông số: góc nghiêng mái α, tỉ số h1/L= 11.62/150= 0.55 và B/L= 8,333 (B là tổng chiều dài nhà).

 Áp lực gió trên một mặt có phương vuông góc với mặt đó, hướng vào trong nếu Ce có giá trị dương và ngược lại Giá trị áp lực gió thiên về an toàn có thể lấy là phân bố đều với giá trị k lấy ở mốc cao nhất trên mặt đó.

Hình II-11 Sơ đồ xác định hệ số khí động của tải trọng gió h1 p2=- 383.46 p7=- 348.600 p6

STT Loại tải Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số k Hệ số c Hệ số vượt tải Bước khung Tổng tải trọng daN/m 2 m daN/m

Hình II-12 Sơ đồ phân bố áp lực gió

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH NỘI LỰC

SƠ BỘ CHỌN TIẾT DIỆN CỘT

Hình II-13 Tiết diện cột

 Bề rộng tiết diện cột :

 Chiều dày bản bụng tw t =( 1

 Chiều dày bản cánh tf t  ( 1

 Kiểm tra sơ bộ: I N A  2D max

NA: tổng tải trọng thẳng đứng truyền xuống cột ( ẵ tĩnh tải + ẵ hoạt tải )

NA = 519.313 kN k1: lấy theo kinh nghiệm k1 = 2.5 – 3 Chọn k1 = 3

Mô men quán tính của tiết diện đối xứng trục x b h 3 0,5( b  t )h 3 0.35 0.7 3 0,5 (0.35  0.014)x0.664 3

Ta thấy I1  Ix Vậy chọn tiết diện như trên là hợp lý

180mm Thường chọn bề rộng cánh bằng bề rộng cột

 Chiều dày bản bụng nên chọn vào khoảng

70− 1 ) h Để đảm bảo điều kiện chống gỉ,

100 không nên chọn tw quá mỏng, tw > 6mm

PGS.TS Trần Quang Hưng ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

 Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn bằng (0,2 : 0,25) chiều dài nửa xà.

Hình II-14 Tiết diện xà 1 và xà 2

MÔ HÌNH VÀ TÍNH TOÁN NỘI LỰC

Lý do chọn các tiết diện như trên để thỏa mãn yêu cầu chuyển vị đầu cột

Hình II-15 Hình mô phỏng tính toán

Mô phỏng sơ đồ tính vào SAP2000

Hình II-16 Hình mô phỏng trong Sap2000

Tính chất của các tiết diện trong SAP

Bảng II-1 bảng giá trị tiết diện trong Sap2000

TABLE: Frame Section Properties 01 - General

SectionName Material Shape t3 t2 tf tw t2b

BẢNG GIÁ TRỊ NỘI LỰC CỘT KHUNG THÉP

Giá trị nội lực của các trường hợp tải trọng tác dụng lên khung ngang, hoạt tải n c =1, đơn vị (kN-m)

TT HT1 HT2 HT DmaxT DmaxP Tt-T Tt-P Tp-T Tp-P GT GP

Phần tử Tiết diện Nội lực Tải trọng thường xuyên

Lực hãm vào cột trái

Lực hãm vào cột phải - hướng trái

Lực hãm vào cột phải - hướng phải

BẢNG GIÁ TRỊ NỘI LỰC XÀ KHUNG THÉP

Giá trị nội lực của các trường hợp tải trọng tác dụng lên khung ngang, hoạt tải n c =1, đơn vị (kN-m)

TT HT1 HT2 HT DmaxT DmaxP Tt-T Tt-P Tp-T Tp-P GT

Phần tử Tiết diện Nội lực Tải trọng thường xuyên

Lực hãm vào cột trái

Lực hãm vào cột phải - hướng trái

Lực hãm vào cột phải - hướng phải

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC CỘT KHUNG THÉP

Tổ hợp do Tải trọng thường xuyên và một hoạt tải (n c =1) Tổ hợp do Tải trọng thường xuyên và ít nhất 2 hoạt tải (n c =0.9)

M max , N tư , Q tư M min , N tư , Q tư M tư , |N| max , Q tư M max , N tư , Q tư M min , N tư , Q tư M tư , |N| max , Q tư

Bảng II-2 Bảng tổ hợp nội lực cột

Bảng II-3 Bảng tổ hợp nội lực xà

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC XÀ KHUNG THÉP

Tổ hợp do Tải trọng thường xuyên và một hoạt tải (n c =1) Tổ hợp do Tải trọng thường xuyên và ít nhất 2 hoạt tải (n c =0.9)

M max , N tư , Q tư M min , N tư , Q tư M tư , |N| max , Q tư M max , N tư , Q tư M min , N tư , Q tư M tư , |N| max , Q tư Đoạn 1

-18.58 -18.58 -18.58 -14.45 -14.45 -14.45 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP PGS.TS Trần Quang Hưng

KIỂM TRA CẤU KIỆN THEO TTGH 1

KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT

Thông số chung chân cột

Cột chịu nén lệch tâm, tiết diện đặc đối xứng Nội lực lớn nhất M,N,V lấy tại tiết diện

 Vật liệu : Thép có f = 3600 daN/cm2 ; fu = 5400 daN/cm2 ; fv = 2100 daN/cm2; E = 2.106 daN/cm 2

 Kích thước hình học tiết diện cột :

Cánh trên Bản bụng Cánh dưới bf(mm) tf(mm) hw(mm) tw(mm) bf(mm) tf(mm)

 Đặc trưng hình học tiết diện cột

Ix Wx rx Iy Wy ry A Sx f

Sx cm 4 cm 3 cm cm 4 cm 3 cm cm 2 cm 3 cm 3

 Chiều dài tính toán cột :

Trong mặt phẳng khung lx: lx = à.H với chiều dài tớnh toỏn à phụ thuộc vào tham số:

I c l b 180702,9 9, 6 Chiều dài tính toán cột trong mặt phẳng uốn: lx  H  2,8 9, 6  26,88(m)

14 35 0 Đặc điểm thành phần nội lực M (daNm) N (daN) V (daN)

Trường hợp 1 M + max ; Ntư; Vtư 54885 -6916 -3826

Trường hợp 2 Nmax; Mtư; Vtư 0 -52418 -5761

Trường hợp 3 M - max ;Ntư; Vtư -59116 4531 764

Chiều dài tính toán cột ngoài mặt phẳng uốn l y lấy bằng khoảng cách ngăn cản chuyển vị cột theo phương ngoài mặt phẳng uốn , bằng khoảng cách từ xà gồ thấp nhất đến mặt móng ( cao độ -1,00) : l y  1 (m).

Kiểm tra điều kiện khống chế độ mảnh

 Độ mảnh quy ước của cột

 Độ mảnh giới hạn cột theo bảng 25 TCXDVN 5575:2012 :

Kiểm tra điều kiện bền

Trường hợp 1 : Với cặp nội lực 1 ( M = 54885 daNm; N = -6916 daN; V = -3826 daN ) Độ lệch tâm tương đối: m  e

9  33, 67 p N A Độ lệch tâm tính đổi : me  .m  me  m 

Cần kiểm tra điều kiện bền

Trường hợp 2: Với cặp nội lực 2 ( M = 0; N = -52418 daN; V = -5761 daN ) Độ lệch tâm tương đối: m  e

 0 p N A Độ lệch tâm biến đổi: me  .m  0 20  Không cần tính toán về bền

Trường hợp 3: Với cặp nội lực 3 ( M = -59116 daNm; N = 4531 daN; V = 764 daN ) Độ lệch tâm tương đối: m  e

9  55.34 p N A Độ lệch tâm tính đổi : me  .m  me  m 

Cần kiểm tra điều kiện bền

Trường hợp 4: Ngoài 3 trường hợp trên, ta kiểm tra thêm cho 1 tổ hợp với M = 51796 daNm, N = -47670 daN, V = -6593 daN

Trường hợp 1 Trường hợp 2 Trường hợp 3 rường hợp

Kiểm tra điều kiện tổng thể trong mặt phẳng khung

4,8 236 Hình II-17 Sơ đồ kiểm tra trong mặt phẳng

 1, 4 Ta có  3,98 ( Tính toán ở phần độ mảnh )

Tra bảng D.9 – Phụ lục D – TCVN 5575:2012    1, 32

Tra bảng D.10– Phụ lục D – TCVN 5575:2012   e  0,149

N  524,18  kN   N x,cr  1174, 716 kN   thỏa điều kiện ổn định tổng thể trong

Kiểm tra điều kiện tổng thể ngoài mặt phẳng

Ta có   19, 5 ( Tính toán ở phần độ mảnh )

Tra bảng D.8– Phụ lục D – TCVN 5575:2012

Tra bảng 16 – TCVN 5575: 2012, ta được :

 0,311 kiểm tra ngoài mặt phẳng

N  524,18  kN   N y,cr  2339,14 kN   thỏa điều kiện ổn định tổng thể ngoài

Kiểm tra ổn định cục bộ

Tiết diện hở nên kiểm tra giống cột chịu nén đúng tâm.

Tra bảng 35 – TCVN 5575:2012, ta được:

 thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản cánh. t f 18 

N x,cr  1174, 716 kN   N y,cr  2339,14 kN   khả năng chịu lực quyết định bởi mất ổn định tổng thể trong mặt phẳng. f E

Tra bảng 33 – TCVN 5575:2012, ta được:

 thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản bụng chịu nén t w 14  

 thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản bụng chịu trượt

KIỂM TRA TIẾT DIỆN XÀ

Kiểm tra tiết diện tại nách khung Thông số chung

 Nội lực tính toán : M U362 daNm ; N = 1840 daN ; V = 5590 daN.

 Vật liệu : Thép có f = 3600 daN/cm2 ; fu = 5400 daN/cm2 ; fv = 2100 daN/cm2; E = 2.10 6 daN/cm 2

 Kích thước hình học tiết diện :

 Chiều dài tính toán xà :

Trong mặt phẳng khung : lx = 21 m Ngoài mặt phẳng khung : ly là khoảng cách 2 xà gồ; ly = 1 m.

 Đặc trưng hình học tiết diện xà :

Ix Wx Iy Wy A Sx f

(cm 4 ) (cm 3 ) (cm 4 ) (cm 3 ) (cm 2 ) (cm 3 ) (cm 3 ) 180702,8 5162,94 12877,68 367,93 218,96 2919,87 2148,3

Kiểm tra điều kiện bền

Kiểm tra ba điểm A,B,C. Điểm A:

Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật của xà

Vùng chịu Mômen âm( đầu xà)

Chiều dài tính toán chống lật L0,7

Hình II-19 Biểu đồ mô men âm trên xà đổi chiều

Tìm được L0 dựa vào biểu đồ bao momen

Xét tỉ số giới hạn bản cánh của tiết diện

M max  M b  không thỏa  thêm điểm cố kết cách 1 xà gồ bố trí 1 điểm  Lo= 2m.

Mỗi xà gồ là 1 điểm cố kết suy ra L 0 =1m.

Xà không bị mất ổn định tổng thể.

Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của xà

 Độ lệc tâm tương đối : m  e

 Bản cánh không bị mất ổn định cục bộ

  47, 42  3, 2  3, 2  75, 4  Bản bụng không bị mất ổn định t w 14 cục bộ.

Kiểm tra tiết diện nhỏ.

 Nội lực tính toán : M = 28861 daNm ; N = 1669 daN ; V = 5351 daN.

 Vật liệu : Thép có f = 3600 daN/cm2 ; fu = 5400 daN/cm2 ; fv = 2100 daN/cm2; E = 2.106 daN/cm 2

 Kích thước hình học tiết diện :

 Chiều dài tính toán xà :

Trong mặt phẳng khung : lx = 21 m

Ngoài mặt phẳng khung : l y là khoảng cách 2 xà gồ; ly = 1 m.

 Đặc trưng hình học tiết diện xà

Ix Wx Iy Wy A Sx f

(cm 4 ) (cm 3 ) (cm 4 ) (cm 3 ) (cm 2 ) (cm 3 ) (cm 3 )

Kiểm tra điều kiện bền.

Kiểm tra ba điểm A,B,C Điểm A:

 Thống kê Điểm A Điểm B Điểm C

Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật của xà:

 Vùng chịu Mômen âm( đầu xà).

Chiều dài tính toán chống lật L0,7m (Tìm được L0 dựa vào biểu đồ bao momen). Xét tỉ số giới hạn bản cánh của tiết diện

PGS.TS Trần Quang Hưng ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP f f w w

M max  M b  không thỏa  thêm điểm cố kết cách 1 xà gồ bố trí 1 điểm.

Mỗi xà gồ là 1 điểm cố kết suy ra L0=1m.

Xà không bị mất ổn định tổng thể.

Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của xà

PGS.TS Trần Quang Hưng ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP x

 Độ lệc tâm tương đối : m  e

 Bản cánh không bị mất ổn định cục bộ.

  47, 42  3, 2  3, 2  75, 4  Bản bụng không bị mất ổn định t w 14 cục bộ.

KIỂM TRA CHUYỂN VỊ NGANG TẠI CAO TRÌNH ĐỈNH CỘT

Gía trị ∆ tính theo tổ hợp tĩnh tải với tải trọng gió và tải trọng cầu trục:

Bảng II-4 Bảng giá trị chuyển vị đầu cột

TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT

 215 N/mm 2 ; phương pháp hàn tính neo) Bulông lớp 8.8 có fvb  320

N/mm 2 ; ftb  400 N/mm 2 (để tính kéo) ; fba  320 N/mm 2 (để

THIẾT KẾ CHI TIẾT DẦM ( NỐI CỘT VÀ DẦM )

Tính liên kết hàn dầm vào bản mặt

Hình II-20 Chi tiết nối dầm vào cột

Chiều dài đường hàn cánh: l w 50+168×2-3(10)e6(mm)Chiều dài đường hàn bụng:

 Đường hàn với cánh kéo:

 Đường hàn với cánh nén

Tính liên kết bu lông giữa bản mặt và cột Đưa nội lực về vuông góc:

51,83kN V  46, 23 sin(6 o 51')  55,9  cos(6 o 51')  60, 44kN Bố trí trước ( Bu lông tinh ) ĐK bu lông : d = 22mm ( Ab80 mm2;Abn03 mm2)

 Lực kéo lên 1 bu lông ngoài cùng

 Lực trượt lên 1 bu long vùng nén

Tính bề dày bản mặt min

Chọn trước bề dày bản mặt t = 20mm

 Tăng bề dày bản lên t = 36mm

THIẾT KẾ CHI TIẾT DẦM ( NỐI DẦM VÀ DẦM )

Hình II-21Chi tiết nối dầm vào dầm ( ở giữa )

Chiều dài đường hàn cánh: l w 50+168×2-3(10)e6(mm)

Chiều dài đường hàn bụng: l w =(450-18×2-10)×28(mm) Theo TCVN 5575:2012, điều 8.1.2.1   f

 Đường hàn với cánh kéo:

 Đường hàn với cánh nén: Chọn hf = 7 mm

Tính liên kết bu long giữa bản mặt và cột Đưa nội lực về vuông góc:

49,16kN V  43,11 sin(6 o 51')  53, 27  cos(6 o 51')  47, 75kN Bố trí trước ( Bu lông tinh ) ĐK bu lông : d = 22mm ( Ab80 mm2;Abn03 mm2)

23, 24 PGS.TS Trần Quang Hưng w ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

 Tăng bề dày bản lên t = 32mm

THIẾT KẾ CHI TIẾT DẦM ( NỐI DẦM VÀ DẦM Ở ĐỈNH DẦM )

Hình II-22 Chi tiết nối dầm vào dầm ( ở đỉnh )

Chiều dài đường hàn cánh: lw  350 168 2  3(10)  656

(mm) Chiều dài đường hàn bụng: lw  (450 18 2 10)  2  808 (mm)

0, 24(mm)  Chọn hf = 7 mm (theo cấu tạo)

Tính liên kết bu long giữa bản mặt và cột Đưa nội lực về vuông góc:

N = 67,87  cos(6o51') 14, 45sin(6o51')  69,11kN V = 67,87  sin(6o51') 14, 45 cos(6o51')  6, 25kN Bố trí trước ( Bu lông tinh ) ĐK bu lông : d = 20mm ( Ab14 mm2;Abn$5 mm2)

THIẾT KẾ CHÂN CỘT KHỚP VỚI MÓNG

Các cặp nội lực nguy hiểm tại tiết diện chân cột: Cặp 1: M = 0 kN, N = -524,18 kN, V = -57,61 kNCặp 2: M = 0; N = -511,49 kN, V = -69,68 kNChọn trước chiều dài bản đế: L = h + 20 cm = 90 cm b b a

Chọn trước chiều rộng bản đế: B = bf + 20 cm = 55 cm

Chân cột liên kết với móng bằng bulông neo Với chân cột liên kết khớp với móng, bulông neo được bắt trực tiếp vào bản đế Bulông neo được đặt theo cấu tạo, 2 hoặc 4 cái, đường kính 20÷25mm.

Chọn 2 bulông neo đường kính d và bố trí như hình vẽ.

Hình II-23 Chi tiết chân cột khớp

Kiểm tra bu lông chịu cắt:

 n  N  vb  2 100, 5  201, 0kN  V max  69, 68kN (thỏa mãn)

 Tính bản đế phía nén :

Chiều dày bản đế được xác định theo công thức:

Tính liên kết hàn cột vào bản đế

Chiều dài đường hàn cánh: l w  300 145 2  3(10)  560 mm 

Chiều dài đường hàn bụng: l w  2.(638 10)  1256 mm 

1,53(mm)  Chọn hf = 7 mm w w min

TOÁN HỆ GIẰNG

TẢI TRỌNG VÀ TIẾT DIỆN

Lực tác dụng vào hệ giằng ngang mái là lực gió dọc nhà Lực gió tác dụng vào tấm tường sau đó truyền vào hệ cột sườn tường rồi một phần truyền vào đất và một phần truyền đến hệ giằng ngang mái Từ hệ giằng ngang mái, lực gió được phân bố rồi truyền đến hệ thanh chống dọc rồi đứa về hệ giằng cột để chịu lực.

Hình III-1 Sơ đồ tải trọng gió truyền vào đầu cột Tải trọng gió dọc

Trong đó : W0 là áp lực gió tiêu chuẩn, W0 = 125 (daN/m2). k là hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao h và dạng địa hình. c là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng công trình, c = 0,8. n là hệ số độ tin cậy, n = 1,2 Tra bảng 5: TCVN 2737 – 1995 cột có chiều cao h1 = 8.60m  k1 = 0,626 cột có chiều cao h2 = 9.02m  k1 = 0,636 cột có chiều cao h1 = 9.44m  k1 = 0,647 cột có chiều cao h1 = 9.86m  k1 = 0,657

Vậy tải gió dọc tác dụng vào hệ giằng ngang mái:

Cộ t sư ờn tư ờn g

Chọn thanh dọc là thép chữ I cán nóng có tiết diện I 200x27 theo TCVN 7571-15 : 2006 có các đặc tính mặt cắt như sau:

Wx 230 (cm 3 ) Wy 30,2 (cm 3 ) rx 8,14 (cm) ry 2,3 (cm)

Chọn thanh xiên là thép tròn Φ25, mác thép CIII có Rs = 360(MPa) và Rsn = 390 (Mpa).

MÔ HÌNH VÀ NỘI LỰC HỆ GIẰNG NGANG MÁI

Hình III-2 Mô hình tính toán giằng mái trong Sap Nội lực trong thanh

Bảng III-1 Nội lực trong các thanh giằng mái

PGS.TS Trần Quang Hưng x y ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

KIỂM TRA TIẾT DIỆN THANH CHỐNG DỌC NGOÀI CÙNG

Thanh dọc là những thanh chịu nén đúng tâm với lực nén:

120  Không thỏa yêu cầu về độ mảnh

Dùng dây cáp neo ở giữa các thanh dọc với nhau  L y

Thỏa yêu cầu về độ mảnh

Vậy thỏa mãn điều kiện bền.

Kiểm tra ổn định: Điều kiện:

Vậy thỏa mãn điều kiện ổn định.

KIỂM TRA THANH XIÊN ( THANH GIẰNG MÁI )

Thanh xiên là những thanh chịu kéo đúng tâm với lực kéo: N max  18,803  kN 

T HIẾT KẾ CHI TIẾT NỐI THANH CHỐNG DỌC VÀO DẦM

Vì lực nén trong thanh chống dọc nhỏ hơn nhiều so với lực nén giữa dầm vào bản mã ở đỉnh dầm Nên ta chọn

Chiều dài đường hàn cánh: hf = 7mm ( Theo cấu tạo )

Chiều dài đường hàn bụng: hf = 7mm ( Theo cấu tạo )

 Thiết kế liên kết bu lông nối giữa bản mặt vào dầm

 n  N  vb  64, 32kN  V max  0kN (thỏa mãn)

III-3 Chi tiết nối thanh chống dọc giằng mái vào dầm

TẢI TRỌNG VÀ TIẾT DIỆN

 Phân tích tải trọng: Đầu gió đẩy có hệ số c = +0,8 thì đồng thời đầu gió hút có hệ số c +0.6 Các thanh chống dọc tiếp nhận và truyền về 2 hệ giằng cột 2 bên chịu Lấy trung bình hệ số c = +0.7 để tính lại tải trọng gió.

Với hệ số c = +0.7 Tính như hệ giằng mái ta được

Lực hãm dọc cầu trục

Chọn thanh dọc là thép chữ H(BxH)$4x252 có các đặc tính mặt cắt như sau:

H 244 (mm) B 252 (mm) t1 11 (mm) t2 11 (mm) r 16 (mm) A 82,1 (cm 2 )

Wx 720 (cm 3 ) Wy 233 (cm 3 ) rx 10,3 (cm) ry 6 (cm)

MÔ HÌNH VÀ NỘI LỰC HỆ GIẰNG CỘT

Hình III-4 Mô phỏng giằng cột trong Sap

Nội lực trong thanh Bảng III-2 Nội lực trong các thanh giằng cột

KIỂM TRA TIẾT DIỆN THANH CHỐNG DỌC

Thanh dọc là thanh chịu nén đúng tâm với lực nén: N ma x

PGS.TS Trần Quang Hưng b v b ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Thỏa yêu cầu về độ mảnh

Kiểm tra ổn định: Điều kiện:

Vậy thỏa mãn điều kiện ổn định.

THIẾT KẾ CHI TIẾT NỐI THANH CHỐNG DỌC VÀO CỘT

Vì lực nén trong thanh chống dọc nhỏ hơn nhiều so với lực nén giữa dầm vào bản mã ở đỉnh dầm Nên ta chọn

Chiều dài đường hàn cánh: hf = 7mm ( Theo cấu tạo )

Chiều dài đường hàn bụng: hf = 7mm ( Theo cấu tạo )

 Thiết kế bu lông nối giữa bản mặt vào cột Chọn 2 bu lông d mm.

 n  N  vb  64, 32kN  V max  0kN (thỏa mãn)

Nhóm 12 – Lớp HP 13.67B Hình III-5 Chi tiết nối thanh chống dọc vào cột

Kiểm tra thanh xiên ( thanh giằng cột )

Thanh xiên là những thanh chịu kéo đúng tâm với lực kéo:

Chọn thanh xiên là thanh chữ V 100x100x10

Hình III-6 Tiết diện thép góc chữ V

R 12 (mm) Ix=Iy 177 (cm 4 ) rx=ry 3,040 (cm) A 19,2 (cm 2 )

Thiết kế chi tiết nối thanh giằng vào cột

Lực kéo lên 1 bu long

Tiêu đề	Đồ Án Kết Cấu Thép
Người hướng dẫn	PGS.TS Trần Quang Hưng
Thể loại	đồ án

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	5,68 MB