ĐỒ ÁN THÉP 2 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG

ĐỒ ÁN THÉP 2 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG ĐÀ NẴNG FILE NÀY LÀM RẤT CHI TIẾT VÀ KỸ LƯỠNG. CÁC BẠN CHỈ BỎ RA 2K ĐỂ MUA THỰC SỰ LÀ QUÁ RẺ CHO 1 FILE ĐỒ ÁN CHI TIẾT.00000000000000000000000000000DSN J IEJIJIOWHE ÊHROIW RỈHOIW EWHETOIWOITWS4H ƯƠI4THW TIW4HT IWH4T IWOIT IO4WTH IWT ƯT ƯT IWTH I4WHT ỌI ÔIIOW I TIOHW4T ƯƠI4TTW4

SỐ LIỆU THIẾT KẾ

Thiết kế khung thép nhà công nghiệp nhẹ một tầng một nhịp (nhà có 2 cầu trục hoạt động, chế độ làm việc trung bình, móc mềm) Với các thông số như sau:

D (m) Độ dốc mái, i (%) Địa điểm Địa hình

Các dữ liệu khác: mác thép CCT34 hoặc CCT38 Bê tông móng B20 Sử dụng phương pháp hàn tay, không bản lót, que hàn N42. Loại bulông chịu lực của kết cấu là bulông tinh Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy 0,15 kN/m 2

Vật liệu: Thép CCT34, hàn tự động, que hàn N42 (d = 3÷5mm) có:

0.58 0.58 23 13.34 / v f N mm kN cm f f kN cm

Hàn tay, dùng que hàn N42, hệ số điều kiện làm việc   c 1

23 / 13.34 / t c v v f f kN cm f f kN cm f f kN cm

Vật liệu bu lông liên kết là bu lông cường độ cao, cấp độ bền 8,8 có:

43.5 / vb tb cb f kN cm f kN cm f kN cm

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Thiết kế hệ giằng

Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu không gian, có các tác dụng:

+ Bảo đảm sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho nhà;

+ Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất xuống móng

+ Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng) cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột,

+ Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi công

Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái và hệ giằng cột.

- Hệ giằng mái được bố trí theo phương ngang nhà tại hai gian đầu hồi, đầu các khối nhiệt độ và ở một số gian giữa nhà tùy thuộc vào chiều dài nhà Sao cho khoảng cách giữa các giằng bố trí không quá 5 bước cột.

- Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập Các thanh giằng chéo này có thể là thép góc, thép tròn hoặc cáp thép mạ kẽm đường kính không nhỏ hơn 12mm. Ngoài ra, cần bố trí các thanh chống dọc bằng thép hình tại những vị trí quan trọng như đỉnh mái, đầu xà (cột), chân cửa mái.

- Trong trường hợp nhà có cầu trục, cần bố trí thêm các thanh giằng chéo chữ thập dọc theo đầu cột để tăng độ cứng cho khung ngang theo phương dọc nhà và truyền tải các tải trọng ngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận.

Hình 1: Sơ đồ hệ giằng mái

SVTH: TRẦN HOÀI LÂN 6 LỚP: D20X1DN

Hình 2: Chi tiết hệ gằng mái

- Hệ giằng cột có tác dụng đảm bảo độ cứng dọc nhà và giữ ổn định cho cột, tiếp nhận và truyền xuống móng các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà như tải trọng gió lên tường đầu hồi, lực hãm dọc nhà của cầu trục.

+ Hệ giằng cột thường bố trí hai lớp:

+ Hệ giằng cột trên (từ mặt dầm hãm đến đầu cột).

+ Hệ giằng cột dưới (từ mặt nền đến mặt dầm vai).

- Hệ giằng cột gồm các thanh giằng chéo được bố trí trong những gian có hệ giằng mái Trường hợp nhà không có cầu trục hoặc nhà có cầu trục với sức nâng dưới 15 tấn có thể dùng thanh giằng chéo chữ thập bằng thép tròn đường kính không nhỏ hơn 20 mm. Nếu sức trục trên 15 tấn cần dùng thép hình, thường là thép góc Độ mảnh của thanh giằng không được vượt quá 200.

Hình 3: Sơ đồ hệ giằng cột

Hình 4: Chi tiết hệ giằng cột

Xác định các kích thước chính của khung ngang

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

Với: H K 1,09m - tra catalo cầu trục (bảng II.3 phụ lục); b K 0.3m - khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang

Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:

Trong đó: H1 - cao trình đỉnh ray H1=7.8m

H3 - phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cốt 0.000 (H 3 =0)

Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:

Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:

Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a=0) Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục:

Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng:

Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:

Hình 5: Các kích thước khung ngang 2.3 Sơ đồ tính khung ngang

Do sức nâng của cầu trục không quá lớn nên chọn phương án tiết diện cột không đổi với độ cứng là Vì nhịp khung là 24m nên chọn xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4m Với đoạn xà dài 4m, độ cứng ở đầu và cuối xà là và tương ứng Với đoạn xà dài 8m, độ cứng ở đầu và cuối xà giả thiết bằng Giả thiết sơ bộ tỷ số độ cứng I I 1 / 2  2.5 Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột khung với móng là ngàm tại mặt móng( 0.000) Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là cứng Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hóa tính toán và thiên về an toàn Sơ đồ tính khung ngang như hình dưới:

Hình 6: Sơ đồ tính khung ngang

Thiết kế xà gồ

Theo yêu cầu thiết kế, ta có độ dốc mái: i = 12%  góc dốc  = 6.84

Dựa theo nhịp của nhà (L = 24 m) chọn khoảng cách giữa xà gồ: axg = 1,2 m. Mái lợp tôn múi tráng kẽm dày 0,7 mm có trọng lượng: g cm = 0,074 kN/m 2

Theo kinh nghiệm chọn sơ bộ tiết diện xà gồ dạng chữ [ có số hiệu [14 với các thông số của tiết diện như sau:

Hoạt tải tác dụng được xác định theo TCVN 2737-1995 [ ]: p c m = 0,3 kN/m 2 Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ:

6.84 c c c xg tc m m xg t c c xg tc m g m p xg g q g p a g cos cos kN m q g p a g cos cos kN m

Tải trọng tác dụng lên xà gồ được phân đều theo hai phương:

0 0 0 0 sin 0.575 sin 6.84 0.068( / ) sin 0.705 sin 6.84 0.084( / ) cos 0.575 cos6.84 0.57( / ) cos 0.705 sin 6.84 0.7( / ) c c x t t x c c y t t y q q kN m q q kN m q q kN m q q kN m

Sơ đồ tính và biểu đồ mômen: thanh giằng xà gồ là thép tròn có  20 mm

3.1.3 Kiểm tra về cường độ

Mômen theo phương x và y trong xà gồ:

3.1.4 Kiểm tra về biến dạng

Do có hệ giằng xà gồ theo phương x nên ta chỉ xét độ võng của xà gồ theo phương y Độ võng tương đối của xà gồ được xác định như sau:

Kiểm tra độ võng tương đối:

Vậy tiết diện xà gồ đã chọn thỏa mãn điều kiện về biến dạng.

Ngoài ra, cần kiểm tra xà gồ chịu tác dụng của tải trọng gió bốc Công trình xây dựng tại Đông Hà – Quảng Trị (vùng II), áp lực gió W0 = 95 daN/m2 Tải trọng gió bốc và thành phần qy của tĩnh tải mái ngược chiều nhau nên tải trọng gió qgio (theo phương y của xà gồ) tác dụng vào xà gồ là: xg c c gio w o e m xg xg gio gio q = γ × W × k × c × a - 0.9× g × a - 0.9× g × cosα cosα q = 1.2× 0.95× 0.98× 0.8× 1.2 - 0.9× 0.074×1.2 - 0.9× 0.123× 0.993

Kiểm tra xà gồ đã chọn về độ bền

Tải trọng tác dụng lên khung ngang

4.1 Tải trọng thường xuyên ( Tĩnh tải ) Độ dốc mái i12%  6.84 (sin 0  0.119,cos 0.993)

Tĩnh tải tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng của các lớp mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục.

Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy 0,15kN/m 2 Trọng lượng bản thân xà ngang chọn sơ bộ 1kN/m Tổng tĩnh tải phân bố lên xà ngang:

Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là 0,15kN/m 2 Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột:

Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1KN/m Quy thành tải tập trung và momen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột:

Hình 7: Tải trọng thường xuyên

Theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái ( mái lợp tôn ) là 0.3KN m/ 2 , hệ số vượt tải là 1,3. Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang

Hình 8: Sơ đồ khung với hoạt tải mái

Theo bẳng II.3 phụ lục, các thông số cầu trục sức nâng 12.5T như sau:

Bảng 1: Thông số cầu trục sức nâng 12.5T

Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang, xác định như sau:

4.3.1 Áp lực đứng cầu trục:

Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định tung độ yi của đường ảnh hưởng từ đó xác định được áp lực thẳng đứng của các bánh xe cầu trục lên cột: min min

  hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục

0,85 : n c  hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc trung bình. max, min:

P P áp lực max, min tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục lên ray. Các lực D max và D min thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó sẽ lệch tâm với cột là 1

Trị số của các momen lệch tâm tương ứng: max max min min

Hình 9: Đường ảnh hưởng để xác định Dmax,Dmin

239.44kN a)Dmax lên cột trái b)Dmax lên cột phải

4.3.2 Lực hãm ngang của cầu trục

Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray:

Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm (giả thiết cách vai cột 0.7):

T n   T y      kN a) Lực hãm lên cột trái b)Lực hãm lên cột phải

Do phân vùng gió: IIB  W 0 0.95(kN/ m ) 2 Hệ số vượt tải : 1.2

Tải trọng gió tác dụng lên cột và xà ngang có thể xác định theo công thức: q p W k c B 0

Hình 10 Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục

Hình 11 Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cầu trục p :

 hệ số vượt tải của gió,  p 1, 2

W áp lực gió tiêu chuẩn, W 0 1.1kN m/ 2 e : c hệ số khí động được xác định như trên.

B: bề rộng diện truyền tải trọng gió vào khung ( bước khung B=8m) k : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc dạng địa hình:

Công trình thuốc dạng địa hình B:

 Mức đỉnh cột, cao trình 9.2m: kz 1 0.98

 Mức đỉnh mái, cao trình 11m: kz 2 1

Tải trọng gió tác dụng lên cột:

Tải trọng tác dụng trên mái:

24000240004.47 kN/m4.47 kN/m 7.15kN/m 7.15kN/m a) Sơ đồ gió trái b) Sơ đồ gió

Xác định và tổ hợp nội lực

Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần mềm Etabs Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng biểu đồ và bảng thống kê nội lực Dấu của nội lực lấy theo quy định chung trong sức bền vật liệu.

Quy ớc chiều d ơng của nội lực theo SBVL

Hình 14: Mômen do tĩnh tải

Hình 12 Sơ đồ tính khung với tải trọng gió ngang nhà

Hình 13 Sơ đồ tính khung với tải trọng gió ngang nhà

Hình 15: Lực cắt do tĩnh tải

Hình 16: Lực dọc tĩnh tải

Hình 17: Mômen hoạt tải mái

Hình 18: Lực cắt hoạt tải

Hình 19: Lực dọc hoạt tải

Hình 21: Lực cắt hoạt tải 1

Hình 22: Lực dọc hoạt tải 1

Hình 24: Lực cắt hoạt tải 2

Hình 25: Lực dọc hoạt tải 2

Hình 27: Lực cắt gió trái

Hình 28: Lực dọc gió trái

Hình 30: Lực cắt gió phải

Hình 31: Lực dọc gió phải

Hình 33: Lực cắt Dmax trái

Hình 34: Lực dọc Dmax trái

Hình 36: Lực cắt Dmax phải

Hình 37: Lực dọc Dmax phải

5.2 Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh cột

Sau khi tính khung với từng loại tải trọng cần tổ hợp nội lực để tìm nội lực nguy hiểm nhất tại các tiết diện đặc trưng Khi tiến hành tổ hợp nội lực cần tuân thủ theo một số nguyên tắc cơ bản sau:

- Nội lực do tĩnh tải cần kể đến trong mọi trường hợp.

- Không kể đến đồng thời nội lực do Dmax và Dmin ở cùng một phía cột.

- Nếu kể đên nội lực hãm ngang T thì phải kể đến nội lực do áp lực đứng Dmax và Dmin Ngược lại, có thể kể nội lực do áp lực đứng Dmax và Dmin mà không cần kể nội lực do lực hãm ngang T.

- Nội lực do áp lực đứng Dmax xét ở phía cột nào thì nội lực hãm ngang T phải kể đến phía cột đó.

- Cần xét hai tổ hợp cơ bản:

+ Tổ hợp cơ bản 1: gồm nội lực tĩnh tãi và một loại hoạt tải gây ra (hệ số tổ hợp tổ hợp nội lực nc = 1).

+ Tổ hợp cơ bản 2: gồm nội lực do tĩnh tải và các loại hoạt tải bất lợi (trị số của nôi lực do các hoạt tải gây ra cân nhân với hệ số tổ hợp nc = 0,9).

- Tại một tiết diện đặc trưng cần tìm 3 cặp nội sau:

+ - ± max tu tu min tu tu max tu tu

Bảng 2: Nội lực các trường hợp tải trọng

TỔ HỢP CƠ BẢN 1 TỔ HỢP CƠ BẢN 2

M max M min M tư M max M min M tư

N tư N tư N max N tư N tư N max

Bảng 3: Tổ hợp tải trọng

Thiết kế cột

Số liệu tính toán và kích thước sơ bộ của tiết diện

+ bf= 20(cm),tf= 1(cm),tw= 0.7(cm)

6.1 Xác định chiều dài tính toán

Theo TCVN 5575 – 2012, với khung một nhịp có lien kết giữa cột với xà ngang là ngàm, liên kết cột với móng là ngàm hệ số xác định như sau: xa cot

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung l x của cột xác định theo công thức: l = μ × H = 1.34×9.2 = 12.33mx

Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung ly lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà (giằng cột, dầm cầu trục… ) Giả thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ [ tại cao trình +3.500m, khoảng giữa phần cột tính từ mặt móng đến dầm hãm, nên ly =3.5m.

6.1.1 Chọn sơ bộ tiết diện cột

Theo các điều kiện cấu tạo và ổn định cục bộ chọn các kích thước tiết diện cột:

Hình 44: Tiết diện cột 6.2 Kiểm tra tiết diện

Từ bảng nội lực, chọn cặp nội lực tại tiết diện dưới vai cột để kiếm tra tiết diện cột như sau:

Xác định các đặc trưng hình học cho tiết diện cột:

6.2.1 Kiểm tra bền cho cột

Xác định độ lệch tâm tương đối mx: x x

Tra bảng hệ số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện ta được η = 1,436 e x m = η× m = 1.49× 4.1 = 6.11 < 20 Không cần kiểm tra bền

6.2.2 Kiểm tra ổn định tổng thể cho cột Ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng uốn (trục x) được kiểm tra:

- Với λ = 1,877 x ; m e =5.328 tra bảng ta được  e 0,253

 THỎA Ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng uốn (trục y) được kiểm tra:

- Cặp nội lực để tính toán cột là tại tiết diện dưới vai cột được tổ hợp từ các trường hợp tải trọng 4,7,10,12 Momen uốn tại tiết diện chân cột tương ứng:

- Xác định momen tại 1/3 chiều cao cột dưới, kể từ phía có momen lớn hơn

- Xác định momen quy ước M’

- Xác định độ lệch tâm tương đối m x theo M’ x x

+ Với λ y 82.198Tra bảng IV.2 được φ y 0,682

6.2.3 Kiểm tra ổn đinh cục bộ cho cột Ổn định cục bộ của bản cánh cột được kiểm tra theo công thức:

- Tiết diện cột có dạng chữ I và 0.8    1.877 4  nên độ mảnh giới hạn của bản cánh cột được xác định theo công thức sau:

- Độ mảnh của bản cánh cột: o f w b b - t 20 - 0,7

  THỎA Ổn định cục bộ bản bụng cột được kiểm tra theo công thức: Độ mảnh giới hạn của bản bụng được xác định theo công thức sau:

Ta có: σ > σ ;λ = 1.877 ;m = 1.908 > 1 x y x x nên độ mảnh giới hạn của bản bụng được xác định theo công thức sau:

  THỎA Điều kiện đặt sườn ngang: w w h

2,3× E = 69.49 > = 47,6 f t  Không cần đặt sườn ngang

Thiết kế xà ngang

7.1 Đoạn xà thay đổ tiết diện

7.1.1 Chọn sơ bộ tiết diện xà thay đổi tiết diện

Theo các điều kiện cấu tạo và ổn định cục bộ chọn các kích thước tiết diện cột:

Hình 45: Tiết diện đoạn xà thay đổi tiết diện

Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nội lực tại tiết diện đầu xà để kiểm tra tiết diện cột như sau:

V = -58.13 kN Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 4,6, 9,11,13 gây ra

Xác định các đặc trưng hình học tại tiết diện đầu xà thay đổi:

7.1.1 Kiểm tra bền cho xà thay đổi

Xác định độ lệch tâm tương đối m x :

 Cần kiểm tra điều kiện bền

Tại tiết diện đầu xà có mô men uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cấu kiện cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng theo:

18.2 3 1,34 18.35 / 26, 45 / td kN cm kN cm

7.1.2 Kiểm tra ổn định cục bộ cho xà thay đổi

Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh:

Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: w w h 48 E

 Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp nén nên không phải đặt sườn dọc. w w h 48 E

 Bản bụng không bị mất ổn định dưới tác dụng của ứng suất tiếp nên không phải đặt sườn cứng ngang. w w h 48 E

 Bản bụng không bị mất ổn định dưới tác dụng của ứng suất pháp ứng suất tiếp nên không phải kiểm tra bản bụng.

Vậy tiết diện xà đã chọn đạt yêu cầu

7.2 Đoạn xà không thay đổi tiết diện

Kích thước sơ bộ của tiết diện: bf = 20 (cm) f = 23 kN/cm 2 hw = h-2x tf 32 (cm) E = 21000 kN/cm 2 h = 34 (cm) tf = 1 (cm) tw = 0,6 (cm) Mômen quán tính đối với trục X của tiết diện cột

Theo giả thuyết ban đầu

2,5 Chọn phương án thay đổi tiết diện dầm là giảm chiều cao, nên tiết diện tại vị trí thay đổi, các kích thước  b t t f , , f w  chọn giống như tiết diện cột.

Mômen quán tính theo trục X của tiết diện tại vị trí thay đổi tiết diện

Hình 46: Tiết diện đoạn xà không thay đổi tiết diện

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn được cặp nội lực tính toán:

Xác định các đặc trưng hình học tại tiết diện đầu xà không đổi:

7.2.1 Kiểm tra bền cho xà thay đổi

Xác định độ lệch tâm tương đối m x : x x

N W 44.09 753, 224  Không cần kiểm tra bền

Tại tiết diện đầu xà có momen và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương giữa bản cánh và bản bụng:

7.2.2 Kiểm tra ổn định cục bộ cho xà thay đổi

Do tiết diện đoạn xà không thay đổi tiết diện đã chọn có kích thước nhỏ hơn đoạn xà thay đổi tiết diện nên không cần kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng của xà.

Thiết kế các chi tiết

Kích thước sơ bộ của tiết diện bf = 20 (cm) f = 23 kN/cm 2 hw = h-2x tf 50 (cm) E = 21000 kN/cm 2 h = 52 (cm) tf = 1 (cm) tw = 0,6 (cm)

Chiều dày bản bụng dầm vai được xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ do phản lực dầm cầu trục truyền vào, theo công thức:

    dv max dct w dv dct f c

Với: b dct chọn sơ bộ là 20cm.

Chiều cao của bản bụng dầm vai h dv w1 có thể chọn từ điều kiện chịu lực của hai đường hàn liên kết bản bụng dầm vai với bản cánh cột: dv w1 dv w v c

Hình 47:Tiết diện vai cột

8.1.1 Kiểm tra bền cho tiết diện tại vị trí ngàm tại cột

Momen uốn và lực cắt tại chỗ liên kết công xôn vai cột với bản cánh cột:

Xác định các đặc trưng hình học cho tiết diện ngàm với bản cánh cột:

Kiểm tra ứng suất tương đương tạo chỗ ngàm với bản cánh cột:

8.1.2 Kiểm tra ổn định cục bộ cho tiết diện tại vị trí ngàm với cột

Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh:

Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: w w h 38 E

8.1.3 Kiểm tra khả năng chịu lực cho các đường hàn liên kết dầm vai vào cột

Theo cấu tạo chọn đường hàn liên kết dầm vai vào cột: h f = 0,6 cm

Chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết dầm vai với bản cánh của cột xác định như sau:

- Phía trên cánh (2 đường hàn): l = b -1 = 19,0cm t w f

- Phía dưới cánh (4 đường hàn): l = 0,5× b - t -1 = 8,7cm d w  f w 

- Ở bản bụng (2 đường hàn) l = h -1 = 49 cm b w w

Từ đó, xác định được diện tích tiết diện và momen chống uốn của các đường hàn trong liên kết (coi lực cắt chỉ do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu): b 2 w f w

Khả năng chịu lực của đường hàn trong liên kết được kiểm tra theo công thức:

* Xác định kích thước cho cặp sườn cứng gia cường cho bản bụng dầm vai tại vị trí trọng tâm dầm cầu trục

Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nội lực tại tiết diện chân cột:

Dự kiến chọn phương án cấu tạo chân cột ngầm có vùng kéo trong bê tông móng với 4 bulong neo ở một phía chân cột Xác định được chiều rộng của bản đế:

Bê tông móng B20 có: α = 1 ; R = 1,15 kN / cm b  2  và hệ số tăng cường độ φ = 1,15 b từ đó xác định được

Chiều dài bản đế được xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ của bê tông móng

2 bd bd b,loc bd b,loc bd b,loc

Theo cấu tạo và khoản cách bố trí bulong neo, tính chiều dài của bản đế với giả thiết c = 10, 2 cm 2 và chiều dày của dầm đế là 0,8 cm:

  có vùng chịu kéo trong bê tông móng Tính lại ứng suất phản lực của betong móng phía dưới bản đế:

 2  max 2 2 bd bd bd bd

 2  min 2 2 bd bd bd bd

Chiều dày của bản đế chân cột được xác định từ điều kiện chịu uốn của bản đế do ứng suất phản lực của bê tông móng Xét các ô bản đế:

- Ô bản số 1 (bản kê 3 cạnh):

Tra bảng, nội suy ta được  b 0,086 max bd max min σ L 0, 718 72

- Ô bản số 2 (bản kê 2 cạnh):

Tra bảng, nội suy ta được α = 0,06 b

Hình 48: Kích thước bản đế

Vậy chiều dày của bản đế xác định bằng:

Kích thước của đầm đế chọn như sau:

- Chiều rộng: b = B = 35 cm dd bd

- Chiều cao: h phụ thuộc vào đường hàn liên kết dầm đế vào cột dd Lực truyền vào một dầm đế do ứng suất phản lực của bê tông móng:

Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm đế vào cột là

Từ đó xác định chiều cao tính toán của một đường hàn liên kết dầm đế vào cột :

 Chọn chiều cao của dầm đế: h = 32 cmdd  

Sơ đồ tính là dầm congxon ngàm vào bản bụng cột bằng 2 đường hàn Tải trọng và nội lực tại vị trí ngàm được xác định như sau:

Chọn chiều dày sườn t = 0,8 cm Chiều cao của sườn được xác định sơ bộ từ s điều kiện chịu uốn:

 Chọn h = 22 cm s Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:

2 2 2 2 2 2 td 1 1 σ = σ + 3× τ = 18.7 + 3×8.02 = 23.29 kN / cm < 26, 45kN / cm

Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bụng cột là

Diện tích tiết diện và momen chống uốn của các đường hàn này là:

Kiểm tra khả năng chịu lực của các đường hàn

Bề rộng truyền tải vào sườn là: 1,5  l s

Chọn chiều dày sườn t = 0.8 cm s Chiều cao của sườn xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn.

Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:

2 2 2 2 2 2 td 1 1 σ = σ + 3× τ = 10.71 + 3× 7 = 16.18 kN / cm < 26.15 kN / cm

Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn B vào bụng cột là h = 0.8 cm f Diện tích tiết diện và momen chống uốn của các đường hàn này là:

Kiểm tra khả năng chịu lực của các đường hàn

8.2.5 Tính toán bu lông neo

Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nội lực tại tiết diện chân cột gây kéo nhiều nhất cho các bulong neo:

V = 57.56 kN Đây là cặp nội lực đã dùng để tính toán chân cột, do các tải trọng 4,8,10,12 gây ra Chiều dài vùng bê tông chịu nén dưới bản đế là c = 44.18 cm Chọn khoản cách từ mép biên bản đế chân cột đến tâm bulong neo gần nhất là x = 5,5 cm

Tổng lực kéo trong thân các bulong neo ở một phía chân cột:

Chọn thép bulong neo mác CT38 có fba với n=2

Diện tích tiết diện cần thiết của một bulong neo:

Tính lại tổng lực kéo trong thân các bulong neo ở một phía chân cột

 Đường kính bulong đã chọn đạt yêu cầu.

8.2.6 Tính toán các đường hàn liên kết cột vào bản đế

Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào bản đế được tính toán trên quan niệm momen và lực dọc do các đường hàn ở bản cánh chịu, còn lực cắt do các đường hàn ở bản bụng chịu Nội lực để tính toán đường hàn chọn trong bảng tổ hợp nội lực chính là cặp đã dùng để tính toán các bulong neo Các cặp khác không nguy hiểm bằng.

- Lực kéo trong bản cánh cột do momen và lực dọc truyền vào:

- Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở một bản cánh cột( kể cả các đường hàn liên kết dầm vào bản đế )

- Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản cánh cột:

- Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản bụng cột:

8.3 Liên kết cột với xà ngang

Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết là cặp gây kéo nhiều nhất cho các bulong tại tiết diện đỉnh cột Từ bảng tổ hợp chọn được:

V = 49.58 kN Đây là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 4,7,11 ,12 gây ra.

Hình 49: Các Kích thước chân cột

8.3.1 Tính toán bu long liên kết

Chọn bulong cường độ cao cấp độ bền 10.9, đường kính bulong dự kiến là d = 22 mm (lỗ loại C) Bố trí thành 2 dãy với khoản cách các lỗ bulong tuân thủ theo quy định.

Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy như sau:

- Bề dày: t s  t w  0,7 cm  chọn t = 0,8 cm s

- Chiều cao: h = 1,5× l = 15 cm s s  Chọn h = 15 cm s

Khả năng chịu kéo của một bulong

Trong đó: ftb: Cường độ tính toán chịu kéo của (bảng I.9 phụ lục), ftb @0N/mm 2 @kN/ cm 2

Abn: diện tích tiết diện thực của thân bu lông (bảng I.11 phụ lục), Abn=2,45cm 2 Khả năng chịu trượt của một bulong cường độ cao

1,7 Trong đó: fhb =0,7fub : Cường độ tính toán chịu kéo của vật liệu bu lông cường độ cao trong liên kết ma sát. fub : Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của vật liệu bu lông ( bảng I.12 phụ lục ), fub00N/mm 2 0kN/cm 2 ( với mác thép 40Cr).

A: diện tích tiết diện của thân bu lông,

  b vì n = 14 >10,  b 1 hệ số điều kiện làm việc của liên kết.

  hệ số ma sát và hệ số độ tin cậy của liên kết, Với giả thiết là không gia công bề mặt cấu kiện nên theo  0, 25; b 2 1,7 f 1 n  hệ số mặt ma sát của liên kết.

Lực kéo tác dụng vào một bulong ở dãy ngoài cùng do momen và lực dọc phân vào

Do Nb,max = 91.96kN < N  tb 98kN nên các bu lông đủ khả năng chịu lực Kiểm tra khả năng chịu cắt của các bulong

Bề dày của mặt bích được xác định từ điều kiện chịu uốn

1 b × N 10×91.96 t = 1,1× = 1.1× = 1, 27 cm b + b × f 20 +10 × 23 b1 (cm) khoảng cách giữa hai bu lông theo chiều rộng của mặt bích

8.3.3 Tính toán đường hàn liên kết cột (xà) với mặt bích

Bố trí sườn ở cánh ngoài của mặt bích với bề dày sườn là ts = 0,8 (cm) ls = 10 (cm) hs= 15 (cm) w w1 b - t 20 - 0,7 l = ( ) -1 = -1 = 8,65cm

2 2 w 2 s l = l -1 = 10 -1 = 9 cm Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh ngoài (kể cả ở sườn) l = 4×8,65 + 2×9 = 52,6 cmw

Lực kéo trong bản cánh ngoài do M và N phân vào:

Chiều cao cần thiết của các đường hàn phía cánh ngoài (kể cả sườn) là:

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích

 Chọn chiều cao đường hàn h = 0, 6 cm f

Hình 51: Cấu tạo mối nối với xà ngang

Chọn cặp nội lực kéo lớn nhất cho các bulong tại tiết diện đỉnh xà

8.4.1 Tính toán bulong liên kết

Chọn bulong cường độ cao cấp độ bền 8,8, đường kính bulong dự kiến là d = 20 mm (lỗ loại C) Bố trí thành 2 dãy với khoản cách các lỗ bulong tuân thủ theo quy định.

Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy như sau:

- Bề dày: t s  t = 0,7 cm w  chọn t = 0,8 cm s

- Chiều cao: h = 1,5× l = 15 cm s s  Chọn h = 15 cm s

Lực kéo tác dụng vào một bulong ở dãy ngoài cùng do momen và lực dọc phân vào     b,max 1 2 i b,max 2 2 2

Khả năng chịu kéo của mộng bulong

THỎA Khả năng chịu cắt của các bu lông được kiểm tra theo công thức:

Bề dày của mặt bích được xác định từ điều kiện chịu uốn

8.4.3 Tính toán đường hàn liên kết xà ngang với mặt bích

Bố trí sườn ở cánh ngoài của mặt bích với bề dày sườn là ts= 0,8 (cm) ls= 10 (cm) hs= 15 (cm) w1 w b - t 20 - 0,7 l = ( ) -1 = -1 = 8,65cm

2 2 w 2 s l = l -1 = 10 -1 = 9 cm Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh ngoài (kể cả ở sườn) l = 4×8,65 + 2×9 = 52,6 cmw

Lực kéo trong bản cánh ngoài do M và N phân vào:

Chiều cao cần thiết của các đường hàn là:

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích

Hình 52: Các kích thước mối nối đỉnh xà 8.5 Mối nối tại xà (tại nhịp)

Việc tính toán và cấu tạo mối nối xà, thực hiện tương tự như trên.

Do tiết diện xà ngang tại vị trí nối giống như tại đỉnh mái và nội lực tại chỗ nối xà nhỏ hơn nên không cần tính toán kiểm tra mối nối Cấu tạo liên kết như hình:

Tiêu đề	Đồ Án Kết Cấu Nhà Thép
Tác giả	Trần Hoài Lân
Người hướng dẫn	TS. Lê Công Duy
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng Miền Trung - Phân Hiệu Đà Nẵng
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Công Trình
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	1,69 MB