Nhà công nghiệp một tầng bằng thép mặt bằng hình chữ nhật có nhịp là L, chiều dài nhà là b. Nhà có cầu trục chế độ làm việc trung bình, sức trục là Q . Chiều cao đỉnh ray cầu trục là H1 (Hình dưới) . Công trình được xây dựng ở vùng áp lực gió là G . Các giá trị L, B , H1, G Q sinh viên lấy theo nhiệm vụ thiết kế đính kèm. Xem cột được liên kết với móng ở cao trình ± 0.000. Mái lợp bằng panel BTCT , các lớp cấu tạo mái xem bảng 1. Hãy bố trí và thiết kế kết cấu chịu lực công trình nói trên bao gồm : 1. Xác định kích thước , bố trí và tính toán cột của hệ khung chịu lực . 2. Xác định kích thước và tính toán hệ dàn mái . 3. Bố trí các hệ giằng mái và cột tính đồ án kết cấu thép
TRANG BÌA "Type equation here." ÷ ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP I ĐỀ BÀI Nhà cơng nghiệp tầng thép mặt hình chữ nhật có nhịp L, chiều dài nhà b Nhà có cầu trục chế độ làm việc trung bình, sức trục Q Chiều cao đỉnh ray cầu trục H1 (Hình dưới) Cơng trình xây dựng vùng áp lực gió G Các giá trị L, B , H1, G Q sinh viên lấy theo nhiệm vụ thiết kế đính kèm Xem cột liên kết với móng cao trình ± 0.000 Mái lợp panel BTCT , lớp cấu tạo mái xem bảng Hãy bố trí thiết kế kết cấu chịu lực cơng trình nói bao gồm : Xác định kích thước , bố trí tính tốn cột hệ khung chịu lực Xác định kích thước tính tốn hệ dàn mái Bố trí hệ giằng mái cột A SỐ LIỆU THIẾT KẾ : Nhịp khung L= m 18 Chiều dài : B = m 60 Bước cột Bc= m (Chiều dài theo phương dọc nhà 120 m) Cao trình đỉnh ray H1= m Sức nâng cầu trục Q= T 20 Áp lực gió cấp : II Dạng địa hình : A Tra catalogue cầu trục để chọn cầu trục phù hợp sau : Loại ray thích hợp : KP70 Chiều cao gabarit cầu trục Hk= mm 2400 Bề rộng cầu trục đó: B= mm 6300 Nhịp cầu trục: Lk= m 16.5 Khoảng cách từ tim ray đến mép cầu trục : B1 = mm 280 Gxc = Trọng lượng xe : T 8.5 Gct = T 28.5 Trọng lượng toàn cầu trục : Áp lực bánh xe tác dụng lên ray : P= T 19.5 II XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG: 1.Các kích thước theo phương đứng: 1.1.Cột dưới: Hr = Cao trình đỉnh ray: m hr = Chiều cao ray đệm cầu trục chọn sơ bộ: mm 200 TRANG BÌA chọn hm= Phần chân cột ngàm mặt hoàn thiện: m Chiều cao dầm cầu trục : hdct = (1/12 ÷ 1/8 )B = ( 1/10 ÷ 1/8 ) x 6000 = ( 500 ÷ 750 ) Chọn hdct = 0.6 m Chiều cao cột dưới: Hd=Hr +hm -hr - hdct = + - 0.2 - 0.0006 = m 7.2 1.1.2.Cột trên: HK = Chiều cao garabit cầu trục : mm 2400 f = 1/100 × L = 1/100 x 18000 = Độ võng: mm 180 Chiều cao cột trên: Htr = HK + hr + hdct + f +100 = 2.4 + 0.2 + 0.0006 + 0.18 + 0.1 = Chọn Htr = 3.6 m 1.1.3.Ray cầu trục: b1(mm) gr (daN) H(mm) B(mm) b(mm) a(mm) KP 2.Các kích thước theo phương ngang: Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị: L Lk 18000 - 16500 = mm 750 2 Khoảng cách từ mép cột biên đến trục định vị : Q 30T 0 (mm) a 250 (mm) 30T Q 75T 500 (mm) Q 75T Chọn a = 250 mm Khe hở an toàn mép cầu trục mép cột trên: D = ( 60 - 75 )mm 70 mm Chọn D= Chiều cao nhà :( Tính từ đến đáy giàn ) H = Htr + Hd = 3.6 + 7.2 = 10.8 m Chiều rộng tiết diện phần cột : D B1 a 750 - 70 - 280 + 250 = 650 mm htr (1 / 10 1/ 12) H ( 1/10 ÷ 1/12 ) x 3600 = ( 360 ÷ 300 ) (mm) tr Chọn htr = 400 mm Chiều rộng tiết diện phần cột dưới: 1/20 x 10800 = / 20 H 540 mm hd 750+ 250 = 1000 mm a mm 2.8806 m d(mm) F(cm2) y2 (mm) a Chọn hd = 750 mm Dàn mái cửa mái : 3.1.Dàn mái : Khoảng cách nút cánh : m Khoảng cách nút cánh trên: m Chiều cao dầm : H0 = ( 1/8 ÷ 1/10 )L = ( 1/8 ÷ 1/10 ) x 18 = (2.3 ÷ 1.8 ) (m) Chọn H0 = 2.2 m Độ dốc : i = 1/10 Chiều cao dàn : L H gd H i 2.2 + 1/2 x 17.5 x 0.1 = 3.075 Chọn Hgd = 3.075 m 3.2.Cửa mái : Chiều rộng cửa mái: Lcm = (1/2 ÷ 1/4 )L = ( 1/2 ÷ 1/4 ) x 18 = ( ÷ 4.5 ) (m) Chọn Lcm = m Chiều cao cánh cửa mái: Hcc = 1/15 × L = 1/15 x 18 = 1.2 m hbct = 400 mm Chiều cao bậu cửa : h Chiều cao bậu cửa : bcd = 600 mm Chiều cao cửa mái: Hcm = 0.4 + 0.6 + 1.2 = 2.2 m ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : TS LÊ TRUNG KIÊN ÷ ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP ² A SỐ LIỆU THIẾT KẾ : Nhịp khung L= m 18 Chiều dài : B = m 60 Bước cột Bc= m (Chiều dài theo phương dọc nhà 120 m) Cao trình đỉnh ray H1= m Sức nâng cầu trục Q = kN 200 Áp lực gió cấp : II Dạng địa hình : A III.TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN KHUNG 1.Tải trọng tác dụng lên giàn: 1.1.Trọng lượng mái: Trọng lượng mái gồm lớp bảng sau : Loại vật liệu δ (m) g (daN/m3) gtc (daN/m2) Tấm lợp panel 1.5 x 6m 150 Lớp bê tông chống thấm 1000 0.04 40 Lớp vữa lót 1800 0.04 72 Lớp cách nhiệt giấy + dầu 10 Lớp gạch nem 2000 0.06 120 TỔNG 397 TRANG BÌA Ta có độ dốc mái: Tải trọng tiêu chuẩn mái : i= 1/10 397 = 0.995 Tải trọng thân mái theo phương đứng : 457.4 = 0.995 1.1.2.Bản thân kết cấu mái hệ giằng: gd = 1.2 × n × αd × L Ta có : Với : n : Hệ số vượt tải 1.2 : Hệ số kể đến trọng lượng giằng αd :Hệ số trọng lượng dàn => gd = 1.2 × n × αd × L = 1.1.3 Kết cấu cửa mái: tc gcm = 12 ÷ 18 (kg/m ) => cosα = daN/m2 459.7 daN/m2 459.7 daN/m2 tc Chọn gm = n= 1.1 αd = 0.8 19 18 daN/m daN/m Chọn gbtc = 150 daN/m2 Trọng lượng cánh cửa : 35 ÷ 40 ( daN/m2 ) Chọn gctc= 40 daN/m SVTH : TRẦN THẾ ANH gtt (daN/m2) 165 48 86.4 12 132 457.4 daN/m2 => gcmtt = n × gcmtc = 1.1 x 18 = 1.1.4 Trọng lượng cánh cửa bậu cửa: Trọng lượng bậu cửa : 100 ÷ 150 ( daN/m2 ) 19.8 n 1.1 1.2 1.2 1.2 1.1 0.995 399.0 1.2 x 1.1 x 0.8 x 18 = TRANG BÌA MSSV :12149001 PAGE ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : TS LÊ TRUNG KIÊN Tải trọng tập trung cánh cửa mái bậu cửa chân cửa mái là: daN/m2 1306.8 1.1 x ( 40 x 2.2 x + 150 x ) = Để tiện cho việc tính tốn khung, ta thay chúng lực tương đương phân bố mặt nhà: 19.8 x x + 1306.8 x = 30.80 daN/m2 18 x Tổng tĩnh tải tác dụng lên khung ngang: 3057.00 daN/m ( 459.7 + 19 + 30.8 ) x = 1.1.5 Hoạt tải: 75 ptc = daN/m2 Theo TCVN 2737:1995, tải trọng sửa chữa mái lợp BTCT là: 97.5 daN/m2 ptt =n × ptc = 1.3 x 75 = Hoạt tải tính toán : Tổng hoạt tải phân bố lên khung ngang: p = ptt × Bc = (97.5 x 6)/0.995 = daN/m 588 2.Tải tác dụng lên cột : 2.1.Do phản lực dàn: Tĩnh tải: 30.57 x 18 = kN 275.13 Hoạt tải: 5.88 x 18 = kN 52.92 2.2.Trọng lượng thân dầm cầu trục: Trọng lượng thân dầm cầu trục tính sơ theo công thức : ldct = Bc = Với : m Nhịp dầm cầu trục n= Hệ số vượt tải 1.1 Suy : αdct = 24 ÷ 37 ( Hệ số thân dầm cầu trục ) Vì Q = 20 T < 75 T => Chọn αdct = 30 => Trọng lượng thân ray : 1.1 x 0.5283 x = Trọng lượng thân ray dầm cầu trục: 11.88 + 3.49 = G = Gdct + Gr = 2.3 Áp lực thẳng đứng bánh xe cầu trục lên vai cột: Tra cataloge cầu trục ta có : Trọng lượng xe : 1.1 x 30 x 6² = 3.49 kN 15.4 kN Trọng lượng toàn cầu trục : Áp lực bánh xe tác dụng lên ray : Số lượng bánh xe bên ray n0 = Khoảng cách bánh xe K = 4400 mm Áp lực tiêu chuẩn thẳng đứng nhỏ bánh xe cầu trục lên cột : 200 + 285 - 195 = 47.5 Bề rộng cầu trục : B = mm 6300 SVTH : TRẦN THẾ ANH 1188 Gxc = Gct = 8.5 T 28.5 T 19.5 T Pmax = daN = 11.88 = = 85 kN 285 kN = 195 kN n= 1.3 kN kN MSSV :12149001 PAGE ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : TS LÊ TRUNG KIÊN Sắp xếp cách bánh xe cho cầu trục hình vẽ : 950 4400 1900 y3 4400 600 y2 y4 y1 6000 6000 y1 = ( 6000 - 1900 ) x y2 = = 0.683 6000 ( 6000 - 4400 ) x y3 = = 0.267 6000 Suy :Σy = y1 + y2 + y3+ y4 = + 0.683 + 0.267 + = Chế độ làm việc vừa nhẹ nên ta chọn hệ số tổ hơp : n0 = Hệ số kết hợp cầu trục đứng gần n= Áp lực thẳng đứng tính tốn lớn nhỏ bánh xe cầu trục lên cột: 1.1 x 0.9 x 195 x 1.95 + 15.4 = 1.95 0.9 1.1 1.1 x 0.9 x 47.5 x 1.95 + 15.4 = Các lực Dmax Dmin đặt vào trục nhánh đỗ dầm cầu trục cột nên lệch tâm trục cột đoạn e Do vai cột sinh moment lệch tâm : e = hd /2 = 0.375 Ta có : 0.75/2 = m Moment vai cột : 391.8 x 0.375 = 146.9 Mmax = Dmax × e = 391.8 kN 107.1 kN kN.m Mmin = Dmin × e = 107.1 x 0.375 = 40.2 2.4.Do lực hãm xe : Khi xe hãm phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động : Lực hãm ngang tiêu chuẩn bánh xe : kN.m Trong đó: T0 : Lực hãm tác dụng lên toàn cầu trục Gxc = 85 kN Trọng lượng toàn xe Q= 200 kN Sức trục n'xc = nxc số bánh xe bên trục f= 0.1 Hệ số ma sát móc mềm T0 = ( 200 + 85 ) x x 0.1 = Suy ra: tc T1 :Lực ngang tiêu chuẩn bánh xe hãm phanh T1tc = T0/2 = SVTH : TRẦN THẾ ANH 14.25/2 = 7.13 14.25 kN kN MSSV :12149001 PAGE ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : TS LÊ TRUNG KIÊN Lực hãm ngang T1tc truyền lên chân cột thành lực T đặt vào cao trình dầm hãm, giá trị T xác định theo lý thuyết đường ảnh hưởng cách xếp bánh xe cầu trục ngang giống xác đinh Dmax, Dmin 1.1 x 0.9 x 7.13 x 1.95 = 13.8 kN t gc = Chọn sơ trọng lượng cột : daN/m g c d= Chọn sơ trọng lượng cột dưới: GCt = n ×gct ×Htr = 1.1 x x 3.6 = daN/m daN d daN GC = n ×gcd ×Hd = 1.1 x x 7.2 = 2.5.Do trọng lượng sườn tường bao che : Chọn kết cấu sườn tường bao che panel BTCT dày mm Ta bố trí sườn tường từ vai cột trở lên với chiều cao bố trí panel: 3.6 + 2.2 = 5.8 m Hpn = Htr + H0 = Tải panel sườn tường chân cột : 1.1 x x 5.8 x 150 = Gst = n × Bc × Hpn ×gpn = 0.00 daN 2.6.Tải trọng gió: Chiều cao cơng trình 16.075 m < H' = Hd + Htr + Hgd + Hcm = 7.2 + 3.6 + 3.075 + 2.2 = Tỷ số độ cao nhịp : H'/L = 16.075/18 = 0.893 1.5 < Theo TCVN 2737:1995 nhà công nghiệp tầng, nhịp => Chỉ tính thành phần tĩnh, khơng tính thành phần động Áp lực gió cấp: IIA Dạng địa hình : B Tra TCVN 2737:1995 ta có: daN/m2 W0 = Áp lực gió tiêu chuẩn : 83.00000 Hệ số an toán n= 1.3 Hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo độ cao dạng địa hình K H'1 = => K1 = 10.8 m 1.014 H'2 = => K2 = 13.45 m 1.055 -0.800 -0.600 2.2 0.7 -0.6 -0.666 0.875 18 m Vùng áp lực gió đồ W0(KN/m2) I 0.65 IA 0.55 979417516 -0.6 2.2 3m 16.075 10.8 0.8 -0.579 18 m Độ dốc mái : SVTH : TRẦN THẾ ANH i= 1/10 MSSV :12149001 PAGE ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP Ta có: GVHD : TS LÊ TRUNG KIÊN tanα = 0.1 H1/L = 16.075/18 = => 0.893 α= 5.711° (Thiên an toàn) Nội suy C1 C2 Xét tỷ số: Hệ số αo C1 0° 5.711° 20° 0.5 -0.6 -0.543 -0.4 C2 60° -0.4 B/L = 60/18 = H1/L 0.893 -0.679 -0.666 -0.636 -0.479 3.333 Nội suy C3 H/L = -0.7 -0.7 -0.7 #N/A -0.6664 -0.5 16.075/18 = 0.893 0.6367 H1/L 1.000 -0.500 -0.600 ≤0.5 2≥ ≤1 -0.4 -0.6 C3 ≥2 -0.5 -0.6 C3 = Do ta chọn: -0.579 Trong khoảng từ đáy dàn kèo đến đỉnh mái hệ số K lấy trung bình : Ktb = (K1 + K2)/2 = ( 1.014 + 1.055 )/ = 1.0345 Vì cột có cao độ H = 10.8 m < 15m, nên ta phải quy đồi tải phân bố suốt chiều cao cột cách nhân thêm với hệ số α Ta có: α= Hệ số khí động : c= 0.8 c' = -0.579 Gió trái : ( gió đẩy ) q = α × n × W0 × K1 × c × Bc = x 1.3 x 83 x 1.014 x 0.8 x = 525.2 daN/m Gió phải : ( gió hút ) q' = α × n × W0 × K1 × c' × Bc = x 1.3 x 83 x 1.014 x (-0.579) x = -380.1 daN/m Gió phạm vi mái từ đáy kèo trở lên chuyển thành lực tập trung ngang đặt cao trình đáy dàn kèo : W = n × Ktb × W0 × Bc ×Σci × hi = Gió đấy: 1.3 x 83 x 1.0345 x x [ 0.8 x 2.2 + (-0.6664) x 0.6 + 0.7 x 2.2 + (-0.8) x 0.3 ] = = 1781.6 daN/m W = n × Ktb × W0 × Bc ×Σci × hi = Gió hút: 1.3 x 83 x 1.0345 x x [ (-0.579) x 2.2 + (-0.6) x 0.6 + (-0.6) x 2.2 + (-0.4786) x 0.3 ] = = -2074.4 daN/m V.TÍNH NỘI LỰC KHUNG NGANG: Sơ đồ tính khung ngang: Jd B Hệ số b/l 3.6m J2 J1 SVTH : TRẦN THẾ ANH 7.2m MSSV :12149001 PAGE ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : TS LÊ TRUNG KIÊN A 18m 1.Chọn sơ tỷ số độ cứng: 1.1.Chọn: Ta có: => J1/J2 = => Jd/J2 = => Jd/J1= J1/J2 = ÷ 10 Jd/J2 = 25 ÷ 40 1.2.Kiểm tra: 30 x 10.8 x 18 8-1= = 30 3.75 2.25 Ta có: = 1.53 + 1.1 x Vì υ = 2.25 > 1.53 Thỏa điều kiện xà ngang có độ cứng vơ 2.Tính khung với tải phân bố xà ngang: g = 30.57 kN/m p = 5.88 kN/m Dùng phương pháp chuyển vị, ẩn số góc quay φ1, φ2 chuyển vị ngang Δ đỉnh cột khung đối xứng, tải trọng đối xứng nên :φ1 = φ2 = φ Δ = Phương trình tắc : r11×φ + R1p = Trong đó: r11 : Tổng momnet phản lực nút khung φ = R1p : Tổng moment phản lực nút khung tải trọng gây Gọi MBxa MBcot moment nút cứng B xà cột nút khung xoay φ = 8-1= + 0.333 x = + (0.333)² x = SVTH : TRẦN THẾ ANH 3.6/10.8 = 0.333 3.331 1.776 MSSV :12149001 PAGE ĐỒ ÁN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD : TS LÊ TRUNG KIÊN 1.258 + (0.333)³ x = 1.086 + (0.333)^4 x = x 3.331 x 1.258 - x 1.776² = 7.299 0.417 J1E 30/8)/18 -4 x 1.258 × EJ1 = -0.064 EJ1 7.299 x 10.8 Quy ước moment dương làm căng thớ cột dàn : [0.417 + (-0.064)]×EJ1 = 0.481 EJ1 -30.57 x 18² = -825.39 12 Giải phương trình tắc: - (-825.39) 1716 = EJ1 0.481 EJ1 - Moment âm cuối tính sau : Ở đỉnh cột : -0.064 x 1716 x EJ1/EJ1= -110 0.417 x 1716 x EJ1/EJ1 + (-825.39) = Ở vai cột: x 1.776 x 1716 x EJ1/EJ1 = 7.299 x 10.8² -32.6 kN.m (-110) + 21.5 x 3.6 = Ở chân cột : (-110) + 21.5 x 10.8 = 122.2 kN.m 110 32.6 kN.m -110 kN.m 21.5 kN 110 32.6 M'g 122.2 Moment phụ sinh lệch tâm trục cột trục cột dưới: 30.57 x 18 x (0.75 - 0.4 ) = 48.2 2x2 Nội lực khung Mc gây tìm công thức bảng III.2, phụ lục III trang 118 Dấu Mc ngược lại với dấu bảng : t MB = SVTH : TRẦN THẾ ANH - ( - 0.333 )[ x 1.776 x ( + 0.333 ) - x 1.258 ] x (-48.15) 7.299 MSSV :12149001 = 9.1 kN.m PAGE √ √ c) Xác định hệ bụng: - Bố trí hệ bụng hình vẽ Khoảng cách nút giằng a = 100 cm Thanh giằng hội tụ trục nhánh cột * Thanh xiên: 123.79 Chiều dài xiên S=√(^2+ ^2 )= - Góc trục nhánh trục xiên là: 100 a tg => α = 1.3704262 = = 53ᵒ53' ᵒ 45057'29" 72.97 C 2Lx60x5 - Sơ chọn xiên thép góc : có: sinα = 0.807521 rmintx= Ftx = 11.64 cm2 1.17 cm - Nội lực nén xiên lực cắt thực tế Qmax = 59.54 kN là: 5953.5 Qmax = 3686.28 daN N tx 2Sin(53ᵒ53'ᵒ) sin - Độ mảnh: 123.79 S max = 105.8 < [λ] = 150 rmin tx 1.17 (Tra theo Bảng I.5 Phụ lục Thiết kế Thép Nhà CN) - Thanh giằng xiên tính chịu lực kiểm tra chịu nén tâm Nên ta có hệ số uốn dọc chịu nén tâm: λy = 105.8 0.538 + Theo Bảng D.8 TCXD 338:2005 , từ => tk - Vì kể đến lệch tâm trục liên kết trục nên hệ số điều kiện làm việc 0.75 xiên là: N 3686.28 = 784.8592854 < OK [fw]= 2100 daN/cm2 tk Ftx 0.538 x 11.64 x 0.75 - Độ mảnh toàn cột theo trục ảo x-x lx 1417 x = 40.99 rx 34.57 53ᵒ53'ᵒ nội suy bảng 3.5, giáo trình thiết kế thép nhà cơng nghiệp ta có: - Với α = 28 K= 177 F td x2 k 40.99² + 28 x = x 11.64 Ftx √ 43.51 0.583 < [λ] = 120 tx √ (Tra theo Bảng I.5 Phụ lục Thiết kế Thép Nhà CN) - Cột tính chịu lực kiểm tra chịu nén tâm Nên ta có hệ số uốn dọc chịu nén tâm: λy = 43.51 + Theo Bảng D.8 TCXD 338:2005 , từ => tk - Lực cắt quy ước: 37,931.00 E N 2.1*106 Qqu 7.15*106 (2330 ) 7.15*106 (2330 ) R 2100 0.92 - Nhận thấy rằng, lực cắt dùng để tính tốn giằng xiên Qmax > Qqu nên ta khơng cần td phải tính lại giằng xiên ²³ 0.92 = - Thanh ngang: - Thanh bụng ngang tính theo Qqu = 392.0704832 daN Vì Qqu có giá trị bé nên chọn bụng ngang theo độ mảnh giới hạn [λ] =150 h 100 rx,yc= d = = 0.67 150 [λ] Dùng thép góc cạnh: L50x5 Ftn = rmintn= 2.4 0.973 cm cm2 - Độ mảnh ngang: hd 97.97 tn = 100.69 < [λ] = 150 rmin tn 0.973 (Tra theo Bảng I.5 Phụ lục Thiết kế Thép Nhà CN) - Thanh ngang tính chịu lực kiểm tra chịu nén tâm Nên ta có hệ số uốn dọc chịu nén tâm: λy = 100.69 + Theo Bảng D.8 TCXD 338:2005 , từ => tk - Vì kể đến lệch tâm trục liên kết trục nên hệ số điều kiện làm việc 0.75 xiên là: 392.07 - Lực dọc ngang: N = Q = daN N 392.07 < OK [fw]= = 374.9 2100 daN/cm2 tk Ftn 0.581 x 2.4 x 0.75 d Kiểm tra tiết diện cột : * Nhánh cầu trục - Nội lực tính tốn: N1*y2 M1 24.57 8648 + Nctnh= = 674.72 + = 345.7 392.0704832 0.581 kN N nh= λx1= λy1= = + C C a rx1 ly1 ry1 => λmax = λy1 = 100 1.85 720 13.97 674.72 = 54.05 = 51.54 54.05 + Theo Bảng D.8 TCXD 338:2005 , từ - Kiểm tra ứng suất: ct 34570 N nh = min Fnhm 0.847 x 59.6 * Nhánh cầu mái : - Nội lực tính tốn: Nmnh= λx2= λy2= N2*y1 + C a rx2 ly2 ry2 M2 = C = = => λmax = λy2 = 100 2.75 720 13.04 379.31 = 36.36 = 55.21 72.97 + 72.97 λy = 54.05 684.81 < OK [fw]= 48.4 72.97 + => = 345.7 tk 0.847 daN/cm2 2100 41,497.30 72.97 kN = 820.28 55.21 tk λy = 55.21 => + Theo Bảng D.8 TCXD 338:2005 , từ - Kiểm tra ứng suất: ct 82028 N nh < OK [fw]= 2100 = 829.82 daN/cm2 min Fnhm 0.842 x 117.4 * Kiểm ổn định tổng thể toàn cột theo trục ảo x-x: - Với cặp nội lực 1: M 8648 e1 = 12.82 cm N1 674.72 F 177 m e1 ( ) y1 12.82 x x 48.4 = Jx 211580.52 2100 R 43.51 √ = 1.38 td td 2100000 E 0.519 td = 1.38 Với m = Tra bảng D.11 TCXD 338:2005 ta được: 0.842 0.519 kN td φlt= 0.448 N2 lt F 67472 0.448 x 177 = 850.88781 < OK [fw]= 2100 daN/cm - Với cặp nội lực 2: M2 N2 41497.3 379.31 F ) y2 Jx 109.4 x e1 m e2 ( td td Với m = φlt= R E 2.249 0.469 43.51 = = √ 109.4 cm 177 x 24.57 = 211580.52 2100 = 1.38 2100000 1.38 Tra bảng D.11 TCXD 338:2005 ta được: N2 lt F 37931 = 456.92843 0.469 x 177 - Cột đảm bảo khả chịu lực theo phương e Tính liên kết giằng vào nhánh cột: - Đường hàn liên kết giằng xiên vào nhánh cột chịu lực Ntx = < OK [fw]= 2.249 daN/cm2 2100 3686.28 daN - Với loại thép có Rbtc βt Rgt = = daN/cm2 βh Rgh = 0.7x1800 = - Thanh xiên thép góc: 2Lx60x5 - Giả thiết chiều cao đường hàn sống: hs = - Giả thiết chiều cao đường hàn mép: hm = daN/cm2 1260 mm mm => Chiều dài cần thiết đường hàn sống lhs đường hàn mép lhm để liên kết thép góc bụng xiên vào má cột: 0.7Ntx 0.7 x 3686.28 2580.396 lhs = = = γhs(βRg)min 0.75x0.8x1260x2 1512 ∑hx= = 14 mm thép nên lực phân đôi 1.71 cm => Chọn lhs lhm = = 0.3Ntx γhm(βRg)min cm = 0.3 x 3686.28 0.75x0.6x1260x2 = 1105.884 1134 = 0.98 cm => Chọn lhm = cm - Dựa vào vị trí giằng, chọn lh cho phù hợp L50x5 vào nhánh cột tính đủ chịu lực cắt - Đường hàn bụng ngang -Thép góc: 392.07048 Q= daN bé nên cần bố trí đường hàn theo cấu tạo với: hs = hm = lh = 8 ∑hb= mm mm cm Thiết Kế Các Chi Tiết Cột: a Mối nối phần cột: - Vị trí mối nối khuếch đại thực cơng trường cách cao trình vai cột 500 (mm) điều kiện thực mối hàn cơng trường vị trí có mơmen nhỏ Trong tính tốn lấy giá trị nội lực tiết diện Ct để tính mối nối * Cánh cột nối với lưng cột đường hàn đối đầu,do không tồn M+max nên hàn cấu tạo, hàn tay khơng lót * Cánh cột hàn đối đầu với thép K Bản xẻ rãnh lồng vào dầm vai Nội lực lớn nhánh cặp nội lực: -54.18 kNm 339.93 N = 328.05 kN Ntu= M-max = N tu M max 339.93 54.18 => N tr + = 309.6 kN ht' 2 0.4-0.012 - Kiểm tra đường hàn đối đầu với cánh N ng 14752 h < OK [fw]= = 445.41 2100 * h * lh x1.2 x (30- 2x1.2) -54.18 kNm 328.05 N= kN M-max = 54.18 Ntu 340 M max Ntr= + = + = 309.6 kN 0.4-0.012 ht-δc - Kiểm tra đường hàn đối đầu với cánh trong: Ntr 30960 < OK [fw]= бh= = = 934.78 2100 γ*δh*lh x1.2 x (30- 2x1.2) * Bản bụng mối nối tính đủ chịu lực cắt Vì lực cắt cột nhỏ nên cho đường hàn đối đầu chạy suốt chiều cao đường hàn chiều dày bụng 14 (mm) b Cấu tạo tính toán vai cột 16 mm Gct= daN/cm2 11.88 KN Mn= N ng daN/cm2 1.935 N M tu max ht' - Dầm vai tính dầm đơn giản nhịp l = hd = (m) - Dầm vai chịu uốn lực Ntr = 309.6 kN - Sơ đồ tính tốn hình vẽ - Phản lực gối tựa: A = B = Ntr/2 = 154.8 kN - Momen uốn lớn nhịp: Mmax = 77.4 154.8x / = kNm bd = 20 (mm) Dầm cầu trục đặt lên vai * Chọn chiều dày đậy bên nhánh cầu trục cột thơng qua sườn đầu dầm tì vào dầm vai nên bụng dầm vai phải kiểm tra điều kiện ép cục Vì khơng tính tốn dầm cầu trục nên ta giả thiết bề rộng sườn đầu dầm cầu trục bs=300 (mm) Chiều dài truyền lực ép cục đến bụng dầm vai là: Z = bs + bd = 300 + x 20 = 340 mm Chiều dày cần thiết bụng dầm vai xác định theo điều kiện chịu ép cục Dmax Gdct+r dầm cầu trục gây là: 391.8+15.4 = 0.3742647 34x3200 chọn δdv = cm * Bản bụng nhánh cầu trục cột xẻ rãnh cho bụng dầm vai qua Hai bụng liên kết đường hàn góc Chiều cao bụng dầm vai phải đủ chứa đường hàn góc liên kết bụng với Gỉa thiết chiều cao đường hàn (mm) Chiều dài đường hàn cần thiết : 391.8+15.4 + 154.8 = 14.94 x 0.8 x 0.7 x 1800 Chọn chiều dày cánh dầm vai 10 (mm) Bản cánh dầm vai gồm hai dày 20 (mm) bên K là: đậy nhánh cầu trục sườn lót nối bụng cột với bụng dầm vai hbdv = hdv – – = 80 – – = 77 (cm) => lh =24.72(cm) < hbdv = 77 (cm) Thực tế ta sử dụng đường hàn dài 77 (cm) (chạy suốt chiều cao bụng) nên đường hàn đảm bảo chịu lực * Bản K xẻ rãnh để bụng dầm vai qua Bản K liên kết với bụng dầm vai đường hàn góc cao (mm), dài 570 (mm)(bằng chiều cao bụng dầm vai), khả chịu cm l 'h N ntr 1 4*h h *( R g ) 309.6 x 0.8 x 0.7 x 1800 lực đường hàn là: 1064448 4*4*0.7*0.8*(67-2*0.5)*1800 = => [N] > Ntr = 30960 daN * Kiểm tra điều kiện chịu uốn dầm vai tiết diện có Mmax = Để đơn giản tính toán, ta chi kiểm tra khả chịu uốn bụng dầm vai δdvhdv 1x672 = = 988.17 W= 6 Mmax 774000 σ= = = 783.2660372 < OK [fw]= 2100 daN/cm W 988.17 Các đường hàn ngang liên kết cánh trên, cánh với bụng dầm vai lấy theo cấu tạo C y1 c Tính chân cột rỗng * 1.Xác định kích thước đế: Y2 Cặp nội lực để tính tốn chân cột cặp nội lực tính tốn tiết diện cột dưới: M1 = -86.48 kNm N1= => Nnhct = 674.72 kN M2 = 414.973 kNm N2= 379.31 kN - Bê tơng móng B20 có Rb = 11.5 MPa - Gỉa thiết hệ số tăng cường độ nén cục Bêtơng mặt móng là: m cb Am A bd Rncb = mcb * Rb = 1.2 x 115 = 138 daN/cm2 - Diện tích yêu cầu đế nhánh cầu trục: 56605 = 410.18 cm2 138 - Diện tích yêu cầu đế nhánh mái: 69641 = 504.64493 cm2 138 - Chọn chiều rộng B đế theo yêu cầu cấu tạo B = b + 2δdd + 2C1 = 38+2*1+2*4 = 48 cm + Trong đó: δdd - chiều dày dầm đế ban đầu, chọn sơ 1cm C1 - phần nhô consol đế, chọn sơ 4cm => Nnhm = daN 77.4 kNm 72.97 cm 48.4 cm 24.57 cm 566.05 kN 696.41 kN - Chiều dài L đế: => Chọn L1 = 8.55 cm _ܮ1=ܿݕ^݊_ܣ/B = _ܮ2=ܿݕ^݉_ܣ/B = => Chọn L2 = 10.51 cm - Ứng suất thực tế đáy móng: Nnhct 56605 σnhct= 39.31 = = BL1 48 x 30 σnhm= Nncm 69641 30 cm 30 cm < OK [fw]= 138 daN/cm2 48.36 < OK [fw]= = 138 daN/cm BL2 48 x 30 - Tính bề dày đế: Bản đế sườn ngăn, dầm đế, nhánh cột chia thành có biên tựa khác Theo các kích thước cạnh ơ, loại ô, tính mômen uốn ô ( tính đại diện) d= 184 mm + Tính cho nhánh cầu trục: (moment lớn kê cạnh-ô số 3) Mnhct = ασnhctd² = 1277.64 0.096 x 39.31 x 18.4² = daNcm với b2/a2 = 145/184= 0.79 => Tra bảng nội suy ta α = + Tính cho nhánh mái: (moment lớn kê cạnh- ô số 3) d= Mnhm = ασnhmd² = 1620.9 0.099 x 48.36 x18.4² = daNcm với b2/a2 = 150/184 = 0.82 => Tra bảng nội suy ta α = - Chiều dày đế cần thiết (Chọn chung cho bản) 6Mnhmax x 1620.9 δbt = = = 2.15 cm √ Rγ 2100x1 √ => Chọn δbđ = cm * Xác định kích thước dầm đế: - Tồn lực Nnh từ nhánh cột truyền xuống đế thông qua dầm đế va sườn ngăn nh theo diện truyền tải vào dầm đế Vì , dầm đế chịu tác dụng - Tải trọng tác dụng lên dầm đế nhánh mái : 48.36 = 1160.64 daN/cm qdd = [4 + 40/2] x - Tổng phản lực tác dụng dầm đế là: 34819.2 daN Ndd = qdd * ldd = 1160.64 x 30 = - Lực Ndd đường hàn sống góc liên kết dần đế với thép góc nhánh mái phải chịu Gỉa thiết chiều cao đường hàn sống hhs = 14 (mm), đường hán mép hhm = (mm) = 0.096 184 mm 0.099 - Chiều dài đường hàn cần thiết : 10-0.5 34819.2 * = 10 1.4 x 1260 0.5 34819.2 + = 10 0.8 x 1260 - Chọn chiều cao dầm đế 40cm có kích thước tiết diện 40x1cm, cho đường hàn sống mép chạy suốt chiều cao dầm đế ls = lm = 35 cm - Kiểm tra dầm đế nhánh mái cắt uốn: dầm đế có tiết diện lớn mà nhịp consol bé nên không cần kiểm tra uốn cắt cho dầm đế - Liên kết dầm đế đế: qdd 1160.64 hh= = = 0.46 cm 2(βRgmin) x 1260 => chọn chiều cao tất đường hàn 10mm 19.73877551 cm 1.727142857 cm * 2.Tính Bulơng neo 2a.> tính Bulong neo cho nhánh mái Bulơng neo tính với tổ hợp tải trọng gây kéo lớn đế cột nhánh cầu trục móng tiết diện A cặp tải trọng 1+0.9(2+4+6+8) ( có mơmen dương lớn lực dọc nhỏ nhất) tổ hợp Tải trọng thường xuyên thường giảm lực kéo Bulông neo nên tính ta chọn hệ số vượt tải 0.9 Ntu= 923.7 kNm 635.841 kN M= N= 628.83 - Lực kéo Bulơng lực kéo lớn cặp tải gây lên nhánh cầu trục : -635.841 923.7 0.484 + = 844.12 0.7297 0.7297 Vì Nbl > 0 Chọn Bulơng có Rneo = 1600 (DaN/cm ) Diện tích tiết diện u cầu Bulơng là: 84412 30.15 = cm2 x 1400 Abl = 25.2 => Chọn bulong Ø64 có: cm2 2b.> tính Bulong neo cho nhánh cầu trục Bulơng neo tính với tổ hợp tải trọng gây kéo lớn đế cột nhánh cầu trục móng tiết diện A cặp tải trọng 1+0.9(2+4+6+8) ( có mơmen dương lớn lực dọc nhỏ nhất) tổ hợp Tải trọng thường xuyên thường giảm lực kéo Bulơng neo nên tính ta kN C y2 y1 72.97 24.57 48.4 > No OK chọn hệ số vượt tải 0.9 923.7 kNm 635.841 kN M= N= - Lực kéo Bulơng lực kéo lớn cặp tải gây lên nhánh cầu trục : -635.841 923.7 0.2457 + = 0.7297 0.7297 1051.77 kN > No OK Vì Nbl < nên chon bulong theo cấu tạo ø20 Chọn Bulơng có Rneo = 1600 (DaN/cm ) Diện tích tiết diện yêu cầu Bulông là: 105177 = 32.87 cm2 x 1600 Abl = 18.1 => Chọn bulong Ø48 có: cm * 3.Bản đỡ ngang Bulông neo: - Lực kéo Bulông tác dụng lên : 1051.77 Nbl = kN = 525.89 - Bản ngang đỡ Bulông neo làm việc dầm đơn giản gối tựa có nhịp tính tốn khoảng cách sườn đỡ: l = 100 (mm) - Chiều dày đỡ ngang Bulông neo (cm), chiều rộng 20 (cm), chiều dài khoảng cách sườn đỡ 10 (cm) Kích thước tiết diện đỡ x 20 (cm) Nbll 525.89x0.1 M= = = 13.14725 kNm = 131472.5 4 131472.5 x M σ= = = 2465.109375 > No OK [fw]= 2100 daN/cm 4^2 x 20 W - Sườn đỡ Bulông neo + Chọn sườn đỡ có chiều dày 10 (mm), chiều cao sườn đỡ 300 (mm) + Sườn đỡ Bulông neo tính tốn cơngxơn ( ngàm đường hàn liên kết với dầm đế) có chiều dài 200 (mm), tiết diện 10x300 (mm) + Sườn đỡ Bulông neo gối tựa bên đỡ ngang nên phải chịu lực kéo là: Nbl 525.89 = = 262.945 kN Nbls = 2 Qy = N = 262.945 kN daNcm 26.2945 kNm 262.945 x 0.1 = = M = Nbls x 0.2/2 = + Kiểm tra tiết diện sườn đỡ: 262945 x 6*M < OK [fw]= = = 36.26 2100 σ= √ x 20^2 W - Kiểm tra đường hàn liên kết sườn đỡ với dầm đế: Đường hàn chịu mômen lực cắt Chọn đường hàn cao hh = (mm), chiều dài lh = 300 (mm) (chạy suốt sườn đỡ) √(〖((121260 ×6)/(0.7 ×0 ×〖(30−1)〗^2 ))〗^2+(〖 12126/(0.7×0.8×〖(30−1)〗^2 ))〗^2 ) = 1545.1 daN/cm2 < [fw] = 1800 daN/cm2 262945 daN/cm2 daNcm CHƯƠNG : TÍNH TỐN CẤU TẠO DÀN MÁI 4500 m m m daN/m2 daN/m2 daN/m daN/m2 a> Tĩnh tải trọng lượng thân mái + Nút đầu giàn : + Nút trung gian : + Nút chân cửa trời : p0= C1= C2= K= W1=0.5*n*q0*C1*k*B*a = 4500 83 daN/m -0.67 -0.6 1.055 2200 4200 +7.100 8000 +0.000 B A SO Ð? KHUNG NGANG 43.08+1.5*6*19.8/10^2+1306.8/10^3 = 1.25*588/(2*10^2) = +11.300 27000 G7=G2+d*B*gcm+Gct = G2=G3=G4=G5=G6=d*B*(gm+gd) = 1.5*6*(459.7+19)/10^2 = 1.5*6*(459.7+19+19.8)/10^2 = 4.41 daKN 8.82 daKN 21.54 43.08 44.57 44.87 daKN=T daKN daKN daKN 3.68 0.5*1.3*83*-0.67*1.055*6*1.5/10^3= W2=n*q0*C1*k*B*a = 1.3*83*-0.67*1.055*6*1.5/10^3= W4=n*q0*C2*k*B*a = 1.3*83*-0.6*1.055*6*1.5/10^3= W3=0.5*n*q0*C2*k*B*a = 4500 Q = 30 T 1.25*6*(459.7+19)/(2*10^2) = +P2=P3=P4=P5=P6=P7=P8=P9=P10=d*Pm1.5*588/10^2= = c.> Tải gió : 4500 +13.500 G1=d*B*(gm+gd)/2 = + Nút kết cấu cửa trời(trừ chânG8=G9=G10=d*B*(gm+gd cửa trời): +gcm) = b.> Hoạt tải : +P1=d*Pm/2 = 4500 +17.050 7100 1.Sơ đồ kích thước dàn mái : d= 1.5 a= 1.5 B= 459.7 gm = 19.8 gcm = 19 gd = 1306.8 Gct = 2.Tải trọng nội lực tính tốn : 4500 0.5*1.3*83*-0.6*1.055*6*1.5/10^3= d.> Tải gió moment đầu giàn : -0.343 -0.686 -0.307 -0.615 daKN daKN daKN daKN X sin -3.43 -6.86 -3.07 -6.15 + Do dàn liên kết ngàm với cột nên có mơmen đầu dàn Mơmen mơmen tiết diện B đầu cột Ứng với loại tải trọng có cặp mơmen đầu dàn cos Z -0.34 -0.69 -0.31 -0.62 sin 0.1 0.995 TL 1/200 17.95 Cách làm đầy đủ tính tốn với tải trọng để tìm cặp mơmen Để giảm bớt khối lượng tính tốn ta dùng phương pháp tổ hợp trước mômen đầu dàn thành số cặp tính tốn dàn với cặp nội lực + Mômen đầu dàn chọn sau: Mmintr = -195.032 kNm Mtư = -97.769 kNm Do tổ hợp gây 1468 -88.65091 -44.44045 fw = Beam Load B1 B2 B3 B4 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D12 D13 D17 D18 D21 D22 D23 D24 BAO MAX BAO MAX BAO MAX BAO MAX BAO MAX BAO MAX BAO MAX BAO MAX BAO MAX BAO MAX BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN ∑L M Pmax 8.75 4.50 4.50 8.75 1.90 1.62 5.00 4.27 1.91 4.52 5.21 2.68 5.73 4.52 5.73 4.52 2.68 1.91 5.21 4.52 kN KC chịu 631.25 818.79 818.79 631.25 66.09 57.95 -768.32 221.67 28.12 -944.85 379.99 61.3 99.14 -792.48 99.14 -792.48 61.3 27.87 395.22 -944.85 Kéo Kéo Kéo Kéo Kéo Kéo Nén Kéo Kéo Nén Kéo Kéo Kéo Nén Kéo Nén Kéo Kéo Kéo Nén 818.79 -944.9 Beam B1 B2 B3 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 2250 daN/m2 ∑L cm 300.0 450.0 300.0 110.0 253.0 91.2 192.0 298.0 325.0 250.0 70.0 300.0 150.4 150.4 150.4 150.4 150.4 300.8 152.0 Pmax kN 387.48 392.34 525.45 -37.71 -36.4 -39.6 -3.35 -208.89 -38.92 -0.14 -51.21 -217.01 -68.75 -317 -652.75 -310.3 -279 -269.5 -16.73 D25 D26 D27 D28 C1-1 C2-1 C3-1 C4-1 C5-1 C6-2 C8-2 C10-2 C11-1 C12-1 C13-1 C14-1 C15-1 BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN BAO MIN 5.00 4.27 1.62 1.90 2.20 1.55 0.78 1.03 2.07 3.10 3.55 3.10 2.07 1.03 0.78 1.55 2.20 -789.12 267.38 59.36 66.09 -75.7 -77.75 -51.37 -31.13 -70.55 -198.06 0.19 -198.06 -70.55 -30.87 -51.54 -78.33 -75.7 Nén Kéo Kéo Kéo Nén Nén Nén Nén Nén Nén Kéo Nén Nén Nén Nén Nén Nén T8 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 149.0 178.0 393.0 517.0 182.0 258.0 442.0 176.3 163.6 172.3 Chọn tiết diện cánh dưới, Beam P(kN) B1 631.25 Lx=Ly m Tiết diện 8.75 2L100x12 A ix cm2 45.4 cm 3.02 iy l cm 4.71 289.735 j lmax 400 s -18.74 31.8 501.49 255.74 7.92 -81.79 123.63 -160.56 19.86 -119.08 fxgc daN/cm2 daN/cm2 1390.4185 2100 B2 B3 B4 818.79 4.5 2L100x12 4.5 2L100x12 8.75 2L100x12 818.79 631.25 45.4 45.4 45.4 3.02 3.02 3.02 4.71 149.007 4.71 149.007 4.71 289.735 A ix iy cm2 24.4 45.4 45.4 45.4 cm 2.75 3.02 3.02 3.02 cm 4.18 4.71 4.71 4.71 1 400 400 400 1803.5022 1803.5022 1390.4185 2100 2100 2100 Thiết kế cánh Brace P(kN) D4 D6 D13 D18 D24 D26 221.67 -944.85 -792.48 -792.48 -944.85 267.38 Lx=Ly m Tiết diện 2L90x7 4.272 4.524 2L100x12 4.522 2L100x12 4.522 2L100x12 4.524 4.272 l 155.345 149.801 149.735 149.735 j lmax #NAME? #NAME? #NAME? s fxgc daN/cm2 daN/cm2 400 908.48361 400 #NAME? 400 #NAME? 400 #NAME? 2100 2100 2100 2100