Tên dự án: Nhà xưởng 4 • Chức năng: Nhà xưởng công nghiệp • Vị trí: Nha Trang • Quy mô: 1 tầng, 1 nhịp • Chiều cao: 15m • Chiều dài kiến trúc theo phương dọc nhà: 120m • Chiều dài kiến trúc theo phương ngang: 18m 1.1. Số liệu thiết kế: 1.1.1. Mặt bằng kết cấu nhà xưởng: Từ nhiệm vụ thiết kế được mặt cắt ngang nhà xưởng và lập được mặt bằng các kết cấu chính của nhà xưởng( Khung, Cột, Dầm, Cầu trục…). Hệ kết cấu chịu lực cơ bản : Chân cột : liên kết ngàm theo phương ngang nhà. Đầu cột : liên kết cứng. Hệ mái có cửa trời 1.1.2. Số liệu thiết kế Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp có cầu trục với các số liệu: a. Kích thước khung Nhịp khung: L = 18 m Bước khung: B = 6 m Bước cột: n = 20 GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 9 Hình 1. 1: Mặt bằng nhà xưởng Hình 3D tổng thể kết cấu công trình b. Vật liệu Thép CCT34, thép có modun đàn hồi E = 2x105Nmm2 ; f = 210 Nmm2 ; fu = 340 Nmm2 ; fv = 220 Nmm2 Que hàn số 42, hàn tay, fwf = 180 Nmm2 ; fws = 153 Nmm2 Bulông lớp 8.8 có fvb = 320Nmm2 ; ftb = 400Nmm2 (để tính kéo); fba = 320Nmm2 (để tính neo). Bê tông móng cấp độ bền B20. c. Cầu trục Sức trục: Q = 5 tấn Chế độ làm việc cầu trục: trung bình Cao trình ray: H1 = 6 m Ray có chiều cao: Hr = 0,2 m Chiều cao tiết diện dầm cầu trục: Hdc = 0,6 m d. Cấu tạo mái Mái lợp tôn dày 0,47 mm, 2 lớp, có lớp cách âm cách nhiệt; trọng lượng tiêu chuẩn 8,4 daNm2 Độ mái dốc: i = 10 % Xà gồ thép Z dập nguội, khoảng cách 1m. Trọng lượng: 8,7daNm khi B=6m; 9,9daNm khi B=7m; 11,1daNm khi B=8m. Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh, trọng lượng tiêu chuẩn 1,2 daNm2mái Trọng lượng tiêu chuẩn hệ giằng mái và các hệ thống đường ống kỹ thuật 2 daNm2 mặt bằng nhà Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn mái: ptc = 30 daNm2mặt bằng nhà e. Cấu tạo cửa mái Cửa mái cao 1,35m; rộng 2m; khung thép cửa mái làm bằng thép I tổ hợp có (W:150x5 mm2 ; F :120x5 mm2 ) Chân cửa mái liên kết khớp với xà mái f. Cấu tạo tường bao che Tường bằng tôn liên kết vào dầm sườn tường, dầm sườn tường tựa vào cột khung; loại tôn, sườn tường và khoảng cách sườn tường giống tôn mái và xà gồ mái Địa hình xây dựng 1.1.3. Nhiệm vụ: a. Nhiệm vụ thiết kế: Thể hiện mặt bằng kết cấu nhà. GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 10 Chọn kích thước khung ngang: cột tiết tổ hợp chữ H diện đặc không đổi; xà mái tổ hợp chữ I thay đổi tiết diện 1 lần; liên kết chân cột –móng : liên kết ngàm; liên kết xà mái và cột: cứng; liên kết đỉnh khung: cứng. Thể hiện mặt cắt ngang kiến trúc. Bố trí hệ giằng. Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang. Tính toán và tổ hợp nội lực (nội lực tính bằng phần mềm SAP2000). Tính toán thiết kế cột khung và chi tiết chân cột. Tính toán thiết kế xà mái và một trong các chi tiết liên kết sau (liên kết bulông): • Xà với cột • Nối xà tại tiết diện thay đổi • Nối xà tại đỉnh b. Hình thức thể hiện: Thuyết minh: đánh máy, hình vẽ minh họa trên khổ giấy A4, đóng tập bìa thường Bản vẽ: thể hiện bằng taymáy trên giấy A1 gồm mặt bằng kết cấu nhà, mặt cắt ngang kiến trúc, bố trí hệ giằng, khung ngang trong đó thể hiện rõ tiết diện cột và xà mái, các chi tiết khung ngang. 1.2. Tính toán thiết kế: 1.2.1. Bố trí kết cấu tổng thể: Phương ngang nhà: quan niệm phương ngang là hệ cứng nên không cần giằng Đối với hệ giằng cột: bố trí hệ giằng, sử dụng cho 1 miếng cứng ở giữa để để đảm bảo L 6mm) tw = ( 1 60 ÷ 1 120 )500 = ( 4÷ 8 ) mm Chọn tw = 8 mm Chiều dày bản cánh tf nên chọn tf>bf30 =8 mm Và tf nên lớn hơn tw chọn tf = 12 mm Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ trục ray tới mép trong của cột GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 13 Z = 1 ( 2. ) 2 L h S − − = 1 2 (18 – 20,5 – 16) = 0,5 m > Zmin = 0,16 m (thỏa) Hình 1.5 5: Tiết diện cột Tiết diện xà mái: Dầm mái tiết diện đặc dạng chữ I. Dầm được chia thành 4 đoạn lắp ghép, 2 đoạn ở 2 đầu (liên kết với cột) có tiết diện thay đổi, 2 đoạn giữa có tiết diện không thay đổi. Chiều cao tiết diện nách khung: hd1nên chọn bằng chiều cao của cột Chọn hd1 = 500 mm Bề rộng tiết diện cột nên lấy bằng bề rộng của cột để dễ liên kết trong thi công Chọn b = 250 mm Chiều cao tiết diện đoạn dầm không thay đổi: hd2 = 0,6hd1 = 300 mm Chọn hd2 = 300 mm Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng ( 1 60 ÷ 1 120 )hd1. Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, Không nên chọn tw quá mỏng: tw> 6mm tw= ( 1 60 ÷ 1 120 )500 = ( 4÷ 8.3 ) mm Chọn tw = 8 mm Chiều dày bản cánh: tf≥ 30 b = 10 mm Đồng thời tf> tw Chọn tf = 12 mm Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn bằng (0,35÷0,4) chiều dài nửa xà Ltđ = (0,2÷ 0,25)18 = (3,6÷4,5) m Chọn Ltđ = 3,8 m GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 14 Hình 1. 6: Tiết diện xà mái Tiết diện vai cột: Vai cột là một công xôn ngắn, tiết diện dạng chữ I. Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung do áp lực đứng của cầu trục và trọng lượng của bản thân dầm cầu trục, trọng lượng ray và hoạt tải trên cầu trục) và nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột). Sơ bộ chọn tiết diện dầm vai: Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục: λ = 2 L S − = 18 16 2 − = 1 (m) Chiều dài vai (từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột) Lv = λ – h + 0,15 = 1 – 0,6 + 0,15 = 0,55 (m) Trong đó: 0,15 là khoảng cách từ trục ray đến mép ngoài của vai cột Chọn bề rộng vai cột bằng với bề rộng cột: bf = 250 mm Chọn chiều cao vai cột: hvc = 450 mm Chọn chiều dày bản bụng: tw = 10 mm Chọn chiều dày bản cánh: tf = 14 mm Hình 1. 7: Tiết diện vai cột GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 15 Kết cấu mái và cửa mái: • Kết cấu mái: Độ dốc thoát nước mái (i): i = 10% ⟹góc nghiêng của mái α ≈ 6 0 . Nhịp (L): L = 18000 (mm). Chiều cao mái Hm = L.tgα2 = L×
GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
Số liệu thiết kế
1.1.1 Mặt bằng kết cấu nhà xưởng:
Từ nhiệm vụ thiết kế được mặt cắt ngang nhà xưởng và lập được mặt bằng các kết cấu chính của nhà xưởng( Khung, Cột, Dầm, Cầu trục…)
Hệ kết cấu chịu lực cơ bản :
- Chân cột : liên kết ngàm theo phương ngang nhà
- Đầu cột : liên kết cứng
- Hệ mái có cửa trời
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp có cầu trục với các số liệu: a Kích thước khung
Hình 1 1: Mặt bằng nhà xưởng
Hình 3D tổng thể kết cấu công trình b Vật liệu
- Thép CCT34, thép có modun đàn hồi E = 2x10 5 N/mm 2 ; f = 210 N/mm 2 ; fu = 340 N/mm 2 ; fv = 220 N/mm 2
- Que hàn số 42, hàn tay, fwf = 180 N/mm 2 ; fws = 153 N/mm 2
- Bulông lớp 8.8 có fvb = 320N/mm 2 ; ftb = 400N/mm 2 (để tính kéo); fba = 320N/mm 2 (để tính neo)
- Bê tông móng cấp độ bền B20 c Cầu trục
- Chế độ làm việc cầu trục: trung bình
- Ray có chiều cao: Hr = 0,2 m
- Chiều cao tiết diện dầm cầu trục: Hdc = 0,6 m d Cấu tạo mái
- Mái lợp tôn dày 0,47 mm, 2 lớp, có lớp cách âm cách nhiệt; trọng lượng tiêu chuẩn 8,4 daN/m 2
- Xà gồ thép Z dập nguội, khoảng cách 1m Trọng lượng: 8,7daN/m khi B=6m; 9,9daN/m khi B=7m; 11,1daN/m khi B=8m
- Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh, trọng lượng tiêu chuẩn 1,2 daN/m 2 mái
- Trọng lượng tiêu chuẩn hệ giằng mái và các hệ thống đường ống kỹ thuật 2 daN/m 2 mặt bằng nhà
- Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn mái: ptc = 30 daN/m 2 mặt bằng nhà e Cấu tạo cửa mái
- Cửa mái cao 1,35m; rộng 2m; khung thép cửa mái làm bằng thép I tổ hợp có (W:150x5 mm 2 ; F :120x5 mm 2 )
- Chân cửa mái liên kết khớp với xà mái f Cấu tạo tường bao che
- Tường bằng tôn liên kết vào dầm sườn tường, dầm sườn tường tựa vào cột khung; loại tôn, sườn tường và khoảng cách sườn tường giống tôn mái và xà gồ mái Địa hình xây dựng
1.1.3 Nhiệm vụ: a Nhiệm vụ thiết kế:
- Thể hiện mặt bằng kết cấu nhà
- Chọn kích thước khung ngang: cột tiết tổ hợp chữ H diện đặc không đổi; xà mái tổ hợp chữ I thay đổi tiết diện 1 lần; liên kết chân cột –móng : liên kết ngàm; liên kết xà mái và cột: cứng; liên kết đỉnh khung: cứng
- Thể hiện mặt cắt ngang kiến trúc
- Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang
- Tính toán và tổ hợp nội lực (nội lực tính bằng phần mềm SAP2000)
- Tính toán thiết kế cột khung và chi tiết chân cột
- Tính toán thiết kế xà mái và một trong các chi tiết liên kết sau (liên kết bulông):
• Nối xà tại tiết diện thay đổi
• Nối xà tại đỉnh b Hình thức thể hiện:
- Thuyết minh: đánh máy, hình vẽ minh họa trên khổ giấy A4, đóng tập bìa thường
- Bản vẽ: thể hiện bằng tay/máy trên giấy A1 gồm mặt bằng kết cấu nhà, mặt cắt ngang kiến trúc, bố trí hệ giằng, khung ngang trong đó thể hiện rõ tiết diện cột và xà mái, các chi tiết khung ngang.
Tính toán thiết kế
1.2.1 Bố trí kết cấu tổng thể:
- Phương ngang nhà: quan niệm phương ngang là hệ cứng nên không cần giằng
- Đối với hệ giằng cột: bố trí hệ giằng, sử dụng cho 1 miếng cứng ở giữa để để đảm bảo L 6mm) tw = ( 1
Chiều dày bản cánh tf nên chọn tf>bf/30 =8 mm
Và tf nên lớn hơn tw
Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ trục ray tới mép trong của cột
Dầm mái tiết diện đặc dạng chữ I Dầm được chia thành 4 đoạn lắp ghép, 2 đoạn ở 2 đầu (liên kết với cột) có tiết diện thay đổi, 2 đoạn giữa có tiết diện không thay đổi
Chiều cao tiết diện nách khung: hd1nên chọn bằng chiều cao của cột
Bề rộng tiết diện cột nên lấy bằng bề rộng của cột để dễ liên kết trong thi công
Chiều cao tiết diện đoạn dầm không thay đổi: hd2 = 0,6*hd1 = 300 mm
Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng ( 1
120)hd1 Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, Không nên chọn tw quá mỏng: tw> 6mm tw= ( 1
Chiều dày bản cánh: tf≥
30 b = 10 mm Đồng thời tf> tw
Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn bằng (0,35÷0,4) chiều dài nửa xà
Hình 1 6: Tiết diện xà mái
Vai cột là một công xôn ngắn, tiết diện dạng chữ I Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung do áp lực đứng của cầu trục và trọng lượng của bản thân dầm cầu trục, trọng lượng ray và hoạt tải trên cầu trục) và nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột) Sơ bộ chọn tiết diện dầm vai:
Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục: λ 2
Chiều dài vai (từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột)
Trong đó: 0,15 là khoảng cách từ trục ray đến mép ngoài của vai cột
- Chọn bề rộng vai cột bằng với bề rộng cột: b f = 250 mm
- Chọn chiều cao vai cột: h vc = 450 mm
- Chọn chiều dày bản bụng: t w = 10 mm
- Chọn chiều dày bản cánh: t f = 14 mm
Hình 1 7: Tiết diện vai cột
Kết cấu mái và cửa mái:
- Độ dốc thoát nước mái (i): i = 10% ⟹góc nghiêng của mái α ≈ 6 0
- Chiều cao mái Hm = L.tgα/2 = L× 𝒊
- Chiều cao mái ứng với đoạn dầm mái đầu tiên (thay đổi
- Chiều cao mái ứng với đoạn dầm mái giáp đỉnh mái (TD không đổi)
- Chiều cao (Hcm): Hcm = 1350 (mm)
- Độ vươn công xôn của dầm cửa mái(La): La = 1000 (mm)
- Tiết diện của kết cấu cửa mái (cột và dầm) Dùng thép hình chữ I
- Liên kết chân cửa mái Liên kết khớp
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG
Tải trọng thường xuyên
• 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
Trong đó: gxg: trọng lượng tiêu chuẩn xà gồ/m dài: gxg = 8.7(daN/m) gcn : trọng lượng tiêu chuẩn lớp cách nhiệt gcn = 1.2 gg: trọng lượng tiêu chuẩn hệ giằng/m 2 mặt bằng mái: gg = 2(daN/m 2 ) gm: trọng lượng tiêu chuẩn mái tôn/m 2 mái xiêng
Bảng 2 1: Tải trọng phân bố đều tác dụng lên mái
2.1.2 Trọng lượng của dầm cầu trục:
+ Trọng lượng bản thân dầm cầu trục:
Tổng tải trọng phân bố lên dầm khung
Tải trọng tiêu chuẩn Loại tải
Khoảng cách giữa 2 xà gồ (m)
Dầm cầu trục đặt trên vai cột, tạo ra lực tập trung thường xuyên, cách trục cột đoạn : e = λ = 1000 mm
Giá trị trọng lượng dầm cầu trục:
Vì sức trục QP kN nên chọn g tc dct =2 kN/m 0 daN/m
Hình 2 1: Sơ đồ truyền tải dầm cầu trục
2.1.3 Tải trọng kết cấu bao che :
Trọng lượng tường đưa về tải phân bố đều trên cột:
- g t : trong lượng tiêu chuẩn tường bao che/m2
- g st =8,7daN m/ : Trọng lượng tiêu chuẩn sườn tường/m dài
- g ca =1,2daN m/ 2 : trọng lượng tiêu chuẩn của lớp cách âm/m2
1 st t bc ca q g B g B g B daN m kN m
Hình 2 2: Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung ngang
Hoạt tải sữa chữa mái
Hoạt tải sửa chữa mái từ các xà gồ truyền xuống dầm mái gần đúng xem là tải phân bố đều trên dầm mái (p) Hoạt tải này được xét với các trường hợp tác dụng trên khung là: chất ở nửa nhịp trái, ở nửa nhịp phải và trên toàn nhịp khung ngang Giá trị của p được xác định ở bảng dưới đây:
• Hệ số tin cậy hoạt tải sửa chữa mái: np = 1,3
• Hoạt tải tính toán sửa chữa mái 30 daN/m2
Bảng 2 2: Hoạt tải sửa chữa mái
Hoạt tải sửa chữa mái Tải trọng tiêu chuẩn
Hình 2 3: Sơ đồ truyền hoạt tải mái trái
Hình 2 4: Sơ đồ truyền hoạt tải mái phải
Hoạt tải cầu trục
Từ sức trục QPkN, nhịp cầu trục L ct m Tra bảng số liệu về cầu trục, ta có :
- Áp lực bánh xe lên ray : P max =R max 5,3kN
- Bề rộng cầu trục : B ct =2LK2m
- Số lượng bánh xe một bên cầu trục: n 0 =2
- Khoảng cách hai bánh xe cầu trục: R'00mm
- Trọng lượng xe con của cầu trục: G xecon =5,1kN
2.3.1 Xác định áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột (Dmax , Dmin): Áp lực đứng lên vai cột: D max =n n P c max y i ; D min = n n P c min y i
Trong đó: - n=1,1: Hệ số độ tin cậy;
- n c =0,85: Hệ số tổ hợp, khi có hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trung bình
- y i : Tổng tung độ các đường ảnh hưởng tại vị trí các bánh xe, lấy với tung
Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 20 độ ở gối bằng 1
Bảng 2 3: Áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột
Hình 2 5: Sơ đồ truyền áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột
2.3.2 Xác định lực xô ngang T vào cột do lực hãm của xe con:
Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động, tại các bánh xe của cầu trục xuất hiện lực ngang tiêu chuẩn T 1 c , các lực này cũng di động như lực thẳng đứng P và do đó sẽ gây lực ngang tập trung T cho cột Cách tính giá
Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 21 trị T cũng xếp bánh xe trên đ.a.h Lực T truyền lên cột qua dầm hãm hoặc các chi tiết liên kết dầm cầu trục với cột nên điểm đặt tại cao trình mặt dầm cầu trục (hoặc mặt dầm hãm), có thể hướng vào hoặc hướng ra khỏi cột
= = Bảng 2 4: Lực xô ngang T vào cột do lực hãm của xe con
Tải trọng gió
Áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737 -1995
Trong đó: q: là áp lực gió phân bố trên mét dài khung
W0: là áp lực gió tiêu chuẩn, gió ở vùng IIA có W 0 (daN m/ 2 ) n = 1.2: là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió k: là hệ số phụ thuộc vào độ cao
C: là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu
2.4.1 Tải trọng gió ngang nhà:
*) Xác định hệ số khí động C:
Theo TCVN2737-1995 có các hệ số Ce, Cei Các hệ số Ce1, Ce3, Ce4 được xác định như sau:
Từ góc nghiêng =5,711 o , tỷ lệ 1 7,85 1.5 1.115
L = , tra bảng theo sơ đồ 2 trong bảng 6 TCVN2737-1995 được: C e 3 = −0,5;C e 4 = −0,568
Hình 2 6: Hệ số khí động gió ngang nhà
*) Xác định hệ số độ cao k:
Công trình xây dựng tại địa điểm có dạng địa hình A , tra bảng 1.2 phụ lục 1 sách “Thiết kế khung thép nhà công nghiệp” có được hệ số độ cao của tải trọng gió ở cột và mái là: k cot =1,136; k mai =1,186
*) Xác định tải trọng gió ngang nhà vào khung:
Bảng 2 5: Tải trọng gió ngang nhà vào khung
Hình 2 7: Sơ đồ truyền tải trọng gió ngang GXT
Hình 2.8: Sơ đồ truyền tải trọng gió ngang nhà GXP
2.4.2 Tải trọng gió dọc nhà:
*) Xác định hệ số khí động Ce:
Khi này, hệ số khí động trên hai mặt mái có giá trị bằng -0,7; hệ số khí động trên cột là giá trị Ce3, phụ thuộc vào tỉ lệ L/ΣB (ΣB- chiều dài toàn nhà) và H/ΣB
→Ce3 = -0.4, tức là gió có chiều hút ra ngoài cho cả hai cột khung và hai cột cửa mái
Hình 2 8: Hệ số khí động gió dọc nhà GY
*) Xác định tải trọng gió dọc nhà vào khung:
Bảng 2 6: Tải trọng gió dọc nhà vào khung
Hình 2 9: Sơ đồ truyền tải trọng gió ngang nhà
NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC
Xác định nội lực
Nội lực khung sử dụng phần mềm SAP2000 để tính toán Nội lực xác định riêng rẽ cho từng trường hợp tải trọng, gồm các trường hợp:
- Hoạt tải sửa chữa mái ở nửa trái dầm mái: (sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp hoạt tải sửa chữa mái ở nửa phải dầm mái bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)
- Tải DMAX ở cột trái DMIN ở cột phải: (sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp DMIN ở cột trái DMAX ở cột phải bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)
- Tải T ở cột trái: (Nội lực mang dấu ±, sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho
- Gió ngang nhà từ trái qua phải: (sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp gió ngược lại bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)
Thể hiện kết quả tại khung trục 2:
Hình 3 1: Tên phần tử khung trục 2 3.1.1 Nội lực do tĩnh tải :
Hình 3 2: Biểu đồ momen tĩnh tải
Hình 3 3: Biểu đồ lựu cắt tĩnh tải
Hình 3 4: Biểu đồ lực dọc tĩnh tải
3.1.2 Nội lực do hoạt tải mái trái, hoạt tải mái phải:
Hình 3 5: Biểu đồ momen hoạt tải mái trái
Hình 3 6: Biểu đồ lựu cắt hoạt tải mái trái
Hình 3 7: Biểu đồ lực dọc hoạt tải mái trái
Hình 3 8: Biểu đồ momen hoạt tải mái phải
Hình 3 9: Biểu đồ lựu cắt hoạt tải mái phải
Hình 3 10: Biểu đồ lực dọc hoạt tải mái phải 3.1.3 Nội lực do hoạt tải toàn mái:
Hình 3 11: Biểu đồ momen hoạt tải toàn mái
Hình 3 12: Biểu đồ lựu cắt tĩnh tải
Hình 3 13: Biểu đồ momen tĩnh tải 3.1.4 Nội lực do gió ngang nhà phương X, Y:
Hình 3 14: Biểu đồ momen GXT
Hình 3 15: Biểu đồ lực cắt GXT
Hình 3 16: Biểu đồ lực dọc GXT
Hình 3 17: Biểu đồ momen GXP
Hình 3 18: Biểu đồ lựu cắt GXP
Hình 3 19: Biểu đồ lực dọc GXP
3.1.5 Nội lực do gió dọc nhà:
Hình 3 20: Biểu đồ momen gió dọc nhà
Hình 3 21: Biểu đồ lựu cắt gió dọc nhà
Hình 3 22: Biểu đồ momen gió dọc nhà
3.1.6 Nội lực do Dmax trái, Dmax phải:
Hình 3 23: Biểu đồ momen Dmax trái
Hình 3 24: Biểu đồ lựu cắt Dmax trái
Hình 3 25: Biểu đồ lực dọc Dmax trái
Hình 3 26: Biểu đồ momen Dmax phải
Hình 3 27: Biểu đồ lựu cắt Dmax phải
Hình 3 28: Biểu đồ lực dọc Dmax phải
3.1.7 Nội lực do Tmax trái, Tmax phải:
Hình 3 29: Biểu đồ momen Tmax trái
Hình 3 30: Biểu đồ lựu cắt Tmax trái
Hình 3 31: Biểu đồ lực dọc Tmax trái
Hình 3 32: Biểu đồ momen Tmax phải
Hình 3 33: Biểu đồ lựu cắt Tmax phải
Hình 3 34: Biểu đồ lực dọc Tmax phải
Tổ hợp nội lực
Có hai loại tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp cơ bản 1 gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và một hoạt tải (hệ số tổ hợp nc =1) Tổ hợp cơ bản 2 gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và nội lực các hoạt tải gây ra (hệ số tổ hợp nc= 0,9) Tại mỗi tiết diện tìm được 3 cặp nội lực:
- Tổ hợp gây mô men dương lớn nhất M+max và lực nén, lực cắt tương ứng Ntư, Vtư;
- Tổ hợp gây mô men âm lớn nhất M-max và lực nén, lực cắt tương ứng Ntư, Vtư;
- Tổ hợp gây lực dọc lớn nhất Nmax và mô men, lực cắt tương ứng Mtư, Vtư;
Hình 3 35: Vị trí các tiết diện cần tổ hợp nội lực
Bảng 3 1: Bảng tổng hợp nội lực khung
Bảng 3 2: Bảng tổ hợp nội lực khung
N tu N tu N m ax N tu N tu N m ax
V tu V tu V tu V tu V tu V tu
Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2
KIỂM TRA CHUYỂN VỊ
Kiểm tra chuyển vị các nút biên
• Chuyển vị ngang ở đỉnh cột khung nhà công nghiệp một tầng (D x ) gây ra bởi tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió tiêu chuẩn:
Kiểm tra độ võng
Theo TCVN 5575 – 2012, độ võng cho phép của cấu kiện chịu uốn cụ thể dầm của mái được cho như sau:
Bảng 4 1: Kiểm tra độ võng các cấu kiện xà mái
Hình 4 3:Độ võng dầm XA1 do tĩnh tải
Hình 4 4: Độ võng dầm XA1 do HT1
Hình 4 5: Độ võng dầm XA1 do HT2
Hình 4 6: Độ võng dầm XA1 do HT
Phần tử Trường hợp Độ võng(mm) L/400
KIỂM TRA TIẾT DIỆN
Kiểm tra tiết diện cột
Kiểm tra các điều kiện bền, ổn định của tiết diện cột chữ I, tiết diện cột đặc, không đổi
Các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm để tính toán cột : Từ bảng tổ hợp nội lực, qua các tiết diện B, Ct , Cd và A chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm:
Bảng 5 1: Các cặp nội lực nguy hiểm kiểm tra cột
Từ bảng tổ hợp nội lực ta nhận thấy không xuất hiện nội lực nguy hiểm N+max và trường hợp Vmax trùng với trường hợp M+max → Kiểm tra cột với các cặp nội lực thuộc TH1, TH2, TH3
• Các đặc trưng hình học:
Chiều dài tính toán của cột xác định theo sách ‘Thiết kế khung thép nhà công nghiệp’:
+ Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung:
+ Cột liên kết ngàm với móng: với
+ Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung: (khoảng cách giữa các điểm cố kết ngoài mặt phẳng)
M (kN.m) N (kN) V (kN) TH1 M+ max N tu V tu 106.195 -92.030 -26.378 TH2 M- max N tu V tu -108.773 -38.557 -24.845 TH3 M tu N- max V tu 56.441 -154.376 -26.184
TH5 M tu N tu V max 106.195 -92.030 -26.378 Cặp nội lực nguy hiểm
Ta có các đặc trưng hình học của tiết diện như sau:
Bảng 5 2: Bảng đặc trưng hình học của tiết diện cột
Kiểm tra điều kiện bền đối với cột chịu nén lệch tâm, tiết diện không đổi, đặc, đối xứng theo điều kiện đàn hồi
Ta kiểm tra tại 3 vị trí tiết diện A,B,C như hình vẽ bên
+ Điểm A chịu ảnh hưởng của Mx và N
+ Điểm B chịu ảnh hưởng của Mx , N và V
+ Điểm C chịu ảnh hưởng của V và N
L y (cm ) = 120 A w (cm 2 ) = 38.4 λ x = 55.38 h (cm) = 50 I x (cm 4 ) = 37389.47 λ y = 22.10 b f (cm) = 25 I y (cm 4 ) = 2606.21 λ max = 55.38 t w (cm) = 0.8 W x (cm 3 ) = 1495.58 λ x = 1.77 t f (cm) = 1 S f (cm 3 ) = 612.50 λ y = 0.71 h w (cm) = 48 S x (cm 3 ) = 842.90 λ max = 1.77
A (cm 2 ) = 88.4 i x (cm ) = 20.57 λ c = 98.40 Đặc trưng hình học tiết diện
= + = + = Vậy tiết diện thoả mãn điều kiện bền với cặp nội lực TH1
= + = + = Vậy tiết diện thoã mãn điều kiện bền với cặp nội lực TH2
= + = + = Vậy tiết diện thoã mãn điều kiện bền với cặp nội lực TH3
5.1.2 Kiểm tra ổn định tổng thể a Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung:
Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn theo mục
Với hệ số e được lấy theo bảng D.10, phụ lục D phụ thuộc vào độ mảnh quy ước và độ lệch tâm tương đối tính đổi m e được xác định theo công thức: m e =.m
+ : hệ số ảng hưởng của hình dạng tiết diện (bảng D.9 phụ lục D)
+ m: độ lệch tâm tương đối
• TH1: M = 106.195 ( kNm N ) ; = − 92.03 ( ) kN V ; = − 26.378 ( ) kN Độ lệch tâm tương đối: 106,195 88, 4 10 4 6
Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện (Tra bảng D.9, sơ đồ 5, TCVN 5575:2012)
→=1,188 Độ lệch tâm tính đổi m e =.m=1,188 6,82 =8,106 < 20 Nên ta cần kiểm tra ổn định tổng thể
Hệ số uốn dọc e (Lấy theo bảng D.10, TCVN 5575:2012): e = 0,156
• TH2: M = − 108,773 ( kNm N ) ; = − 38,557 ( ) kN V ; = − 24,845 ( ) kN Độ lệch tâm tương đối: 108,773 88, 4 10 4 6
Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện (Tra bảng D.9, sơ đồ 5, TCVN 5575:2012)
→ Độ lệch tâm tính đổi m e =.m =1,188 16,67 19,82 = < 20 Nên ta cần kiểm tra ổn định tổng thể
Hệ số uốn dọc e (Lấy theo bảng D.10, TCVN 5575:2012): e = 0,069
• TH3: M = 56,441 ( kNm N ) ; = − 154,376 ( ) kN V ; = − 26.184 ( ) kN Độ lệch tâm tương đối: 56, 441 88, 4 10 4 6
Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện (Tra bảng D.9, sơ đồ 5, TCVN 5575:2012)
Độ lệch tâm tính đổi m e =.m=1, 468 2,16 =3,173< 20 Nên ta cần kiểm tra ổn định tổng thể
Hệ số uốn dọc e (Lấy theo bảng D.10, TCVN 5575:2012): e = 0,319
A = = < f c = 21(kN cm/ 2 ) → ( thoả mãn) b Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung
Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn theo mục 7.4.2.4 - TCVN 5575-2012:
N c A f Trong đó : : hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh quy ước (bảng D.8 phụ lục D)
+ Khi m x 5:c=/ (1+.m x ), hệ số , lấy theo bảng 16 – TCVN 5575-2012
+ Khi m x 10:c=1/ (1+m x y / b ), b xác định theo phụ lục E– TCVN 5575-2012
+ Khi m x 10:c=1/ (1+m x y / b ), với Để kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung cột, cần tính giá trị moment M là giá trị lơn hơn trong hai giá trị moment ở 1/3 đoạn giữa cột
Trong đó: M dinh cot và M chan cot – moment lớn nhất ở một đầu và moment tương ứng ở đầu kia của đoạn cột lấy với cùng một tổ hợp tải trọng
Giá trị moment M’ dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng là: dinh cot cot
Cặp nội lực dùng để tính toán cột là tại tiết diện chân cột và do các trường hợp tải trọng (1-2’-6’-11’-13’) gây ra nên trị số của mômen uốn tại tiết diện đỉnh cột tương ứng là : M dinh cot = −96,04(kN m )
Các giá trị moment tại vị trí 1/3 giữa cột được thể hiện ở hình bên ® M 8,783(kN m ) Giá trị moment M’ dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng đối với TH1: dinh cot cot 106,195
Xác định độ lệch tâm tương đối:
+ Với hệ số , lấy theo bảng 16 TCVN 5575:2012:
Với y ",1 ; f= 21(kN/cm 2 ) Tra bảng D.8 – Phụ lục D – TCVN 5575:2012 → y =0,96
→Thoả mãn điều kiện tổng thể ngoài mặt phẳng
Cặp nội lực dùng để tính toán cột là tại tiết diện đỉnh cột và do các trường hợp tải trọng (1-2’-11’-12’) gây ra nên trị số của mômen uốn tại tiết diện chân cột tương ứng là : M chan cot y,12(kN m ) Các giá trị moment tại vị trí 1/3 giữa cột được thể hiện ở hình bên: M F,142(kN m ) Giá trị moment M’ dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng đối với TH1: dinh cot cot 108,773
Xác định độ lệch tâm tương đối:
Vì 5m x =8,34 10 nên hệ số c được tính theo công thức: c=c 5 (2 0,2− m x )+c 10 (0,2m x −1)
Tra bảng 16 – TCVN 5575: 2012, ta được : =1
Hệ số b được xác định theo TCVN 5575-2012:
= + với l0=3,0(m) h fk - khoảng cách trọng tâm 2 bản cánh: h fk Icm a; =0,5h fk =0,5 49 $,5(cm)
Với y ",1 ; f= 21(kN/cm 2 ) Tra bảng D.8 – Phụ lục D – TCVN 5575:2012 → y =0,96
→ Thoả mãn điều kiện tổng thể ngoài mặt phẳng
Cặp nội lực dùng để tính toán cột là tại tiết diện chân cột và do các trường hợp tải trọng (1-2’-8’-9’) gây ra nên trị số của mômen uốn tại tiết diện đỉnh cột tương ứng là : M dinh cot = −95, 23(kN m )
Các giá trị moment tại vị trí 1/3 giữa cột được thể hiện ở hình bên: MD,673(kN m )
Giá trị moment M’ dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng đối với TH3: dinh cot cot 95, 23
Xác định độ lệch tâm tương đối:
+ Với hệ số , lấy theo bảng 16 TCXDVN 338:2005:
Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 53 Độ mảnh:
Với y ",1 ; f= 21(kN/cm 2 ) Tra bảng D.8 – Phụ lục D – TCXDVN 338:2005 ® y =0,96
→Thoả mãn điều kiện tổng thể ngoài mặt phẳng
5.1.3 Kiểm tra ổn định cục bộ a Ổn định cục bộ bản cánh
Tiết diện hở nên kiểm tra giống cột chịu nén đúng tâm
= E = Tra bảng 35 – TCVN 5575:2012, ta được:
→ Thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản cánh b Ổn định cục bộ bản bụng :
Tra bảng 33 – TCVN 5575:2012, ta được:
→ Bản bụng bị mất ổn định cục bộ coi như chỉ có phần bản bụng cột tiếp giáp với 2 bản cánh còn làm việc
Bề rộng của phần bụng cột này là:
=0,85.8.55,6978,69 (mm) Diện tích tiết diện cột, không kể đến phần bản bụng bị mất ổn định cục bộ :
→ Không cần kiểm tra lại các điều kiện tổng thể
= = > w 60 w h t → Nên không cần phải gia cường sườn ngang.
Kiểm tra tiết diện xà
Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn các cặp nội lực nguy hiểm để tính toán Thường chọn các cặp nội lực tại các tiết diện hai đầu xà và tại vị trí thay đổi tiết diện
5.2.1 Kiểm tra bền: a Tại nách khung (tiết diện 1-1):
Bảng 5 3: Đặc trưng hình học tiết diện dầm 1-1
Các cặp nội lực nguy hiểm để kiểm tra bền:
Bảng 5 4: Các cặp nội lực nguy hiểm kiểm tra dầm 1-1
Từ bảng tổ hợp nội lực, ta nhận thấy tại tiết diện đầu xà (1-1) không xuất hiện trường hợp tải trọng nguy hiểm M+max và N+max, cặp nội lực M-max trùng với cặp nội lực N-max
→ Kiểm tra tiết diện nách khung với các cặp nội lực thuộc: TH2 và TH5
- Kiểm tra khả năng chịu uốn:
Tiết diện I 500 x 250 x 8 x 12 h (mm) = 500 A f (mm 2 ) = 3000 W x (mm 3 ) = 1.72E+06 b f (mm) = 250 A w (mm 2 ) = 3808 W y (mm 3 ) = 2.50E+05 t w (mm) = 8 A (mm 2 ) = 9808 S f (mm 3 ) = 732000 t f (mm) = 12 I x (mm 4 ) = 4.29E+08 S x (mm 3 ) = 958576 h w (mm) = 476 I y (mm 4 ) = 3.13E+07 Đặc trưng hình học tiết diện
TH2 M- max N tu V tu -108.773 -30.845 -33.948 TH3 M tu N- max V tu -108.773 -30.845 -33.948
TH5 M tu N tu V max -108.714 -27.383 -35.655Cặp nội lực nguy hiểm
- Kiểm tra khả năng chịu cắt:
- Kiểm tra khả năng chịu uôn cắt đồng thời:
= I t = − − − → td = 1 2 +3. 1 2 d541(kN m/ 2 ) 1,15 . f c "9425(kN m/ 2 ) →Thỏa mãn
- Kiểm tra khả năng chịu uốn:
- Kiểm tra khả năng chịu cắt:
- Kiểm tra khả năng chịu uôn cắt đồng thời:
= I t = − − − → td = 1 2 +3. 1 2 d159(kN m/ 2 ) 1,15 . f c "9425(kN m/ 2 ) →Thỏa mãn b Tại vị trí thay đổi tiết diện ( tiết diện 2-2):
Bảng 5 5: Đặc trưng hình học tiết diện dầm 2-2
Các cặp nội lực nguy hiểm để kiểm tra bền:
Bảng 5 6: Các cặp nội lực nguy hiểm kiểm tra dầm 1-1
Tiết diện I 300 x 250 x 8 x 12 h (mm) = 300 A f (mm 2 ) = 3000 W x (mm 3 ) = 9.23E+05 b f (mm) = 250 A w (mm 2 ) = 2208 W y (mm 3 ) = 2.50E+05 t w (mm) = 8 A (mm 2 ) = 8208 S f (mm 3 ) = 432000 t f (mm) = 12 I x (mm 4 ) = 1.39E+08 S x (mm 3 ) = 508176 h w (mm) = 276 I y (mm 4 ) = 3.13E+07 Đặc trưng hình học tiết diện
Từ bảng tổ hợp nội lực, ta nhận thấy tại tiết diện thay đổi (2-2) không xuất hiện trường hợp tải trọng nguy hiểm N+max, Vtu của cặp nội lực N-max xấp xỉ với trường Vmax
→ Kiểm tra tiết diện thay đổi với các cặp nội lực thuộc: TH1, TH2, TH3
- Kiểm tra khả năng chịu uốn:
- Kiểm tra khả năng chịu cắt:
- Kiểm tra khả năng chịu uôn cắt đồng thời:
= I t = − − − → td = 1 2 +3. 1 2 359(kN m/ 2 ) 1,15 . f c "9425(kN m/ 2 ) →Thỏa mãn
- Kiểm tra khả năng chịu uốn:
- Kiểm tra khả năng chịu cắt:
- Kiểm tra khả năng chịu uôn cắt đồng thời:
= I t = − − − → td = 1 2 +3. 1 2 "445(kN m/ 2 ) 1,15 . f c "9425(kN m/ 2 ) →Thỏa mãn
- Kiểm tra khả năng chịu uốn:
M (kN.m) N (kN) V (kN) TH1 M+ max N tu V tu 17.755 -15.585 -8.968 TH2 M- max N tu V tu -19.130 -19.655 -10.641 TH3 M tu N- max V tu -7.577 -28.421 -19.401
TH5 M tu N tu V max -2.695 -24.813 -20.231Cặp nội lực nguy hiểm
- Kiểm tra khả năng chịu cắt:
- Kiểm tra khả năng chịu uôn cắt đồng thời:
= I t = − − − → td = 1 2 +3. 1 2 938(kN m/ 2 ) 1,15 . f c "9425(kN m/ 2 ) →Thỏa mãn
5.2.2 Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật: a Vùng chịu moment âm (đầu xà):
→ Không cần kiểm tra lật (xà không bị lật) b Vùng momen dương (giữa xà):
Chiều dài tính toán của dầm là khoảng cách giữa các điểm cố kết (khoảng cách xà gồ mái), do đó L0 = 1(m)
= = →Thỏa, không cần kiểm tra ổn định chống lật cho dầm
5.2.3 Kiểm tra ổn định cục bộ: a Bản cánh chịu nén: Điều kiện:
→ Thỏa điều điện ổn định bản cánh chịu nén b Bản bụng chịu ứng suất tiếp:
• Đoạn xà tiết diện thay đổi:
=3, 2 → Thỏa điều kiện ổn định bản bụng chịu ứng xuất tiếp
• Đoạn xà tiết diện không đổi: w
=3, 2 → Thỏa điều kiện ổn định bản bụng chịu ứng xuất tiếp c Bản bụng chịu ứng suất pháp:
• Đoạn xà tiết diện thay đổi:
→ Thỏa điều kiện ổn định bản bụng chịu ứng xuất pháp
• Đoạn xà tiết diện không đổi:
→ Thỏa điều kiện ổn định bản bụng chịu ứng xuất pháp
THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT
Liên kết chân cột và móng
- Để xác định kích thước bản đế ta cần phải chọn cặp nội lực gây nguy hiểm nhất cho chân cột và cặp nội lực đó phải gây cho cột chịu nén nhiều nhất
- Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn những cặp nội lực có
❖ Xác định kích thước bản đế LB:
N = h + với h: khoảng cách trọng tâm của 2 cánh và lấy bằng chiều cao của cột
- Với cặp nội lực Mq,066(kN m ),N= −74,534(kN),V= −21,149(kN)ta có:
= h + = + - Với cặp nội lực M 6,195(kN m ),N= −92, 030(kN),V = −26,378(kN)ta có:
= h + = + - Với cặp nội lực MV,441(kN m ),N= −154,376(kN),V= −26,184(kN)ta có:
= h + = + N sb tt =maxN sbi =N sb 2 %8, 405(kN)
Chọn cặp nội lực M 6,195(kN m ), N= −92, 030(kN), V = −26,378(kN) dùng để tính toán cho bản đế
= N = = cột lệch tâm lớn nên sẽ có 2 miền kéo và nén ở dưới bản đế
- R b loc , = b R b với: + =1với bê tông có cấp độ bền < B25
= - =0,75(vì ứng suất ở dưới bản đế phân bố không đều)
Vì B tính toán ra nhỏ hơn B cột nên ta chọn:
= − (Mômen tác dụng trong 1 dải bản có bề rộng 1 đơn vị)
- Với cặp nội lực M6,195(kN m ),N= −92,030(kN)
Trong đó: M tt 2,58(kN m M ), gio , 484(kN m N ), tt = −53, 235(kN N), gio =5, 421(kN)
1,1 1,1 bl tt tt gio bl tt tt gio
= + = + Vậy ta chọn cặp nội lực N tt bl = −38,13(kN M); tt bl D,14(kN m )tại tiết diện chân cột gây kéo nhiều nhất cho các bu lông neo
Chọn 4 bulong neo ở một phía chân cột có vùng kéo trong bê tông móng
= N = = = Nên dưới bản đế chịu 2 miền nén và kéo rõ rệt
- 1 max 1 2 max max min max min
= = = + + (chiều dài vùng ứng suất chịu nén)
2 3 2 3 y a= −L = − = cm (khoảng các từ trọng tâm hình học của cột đến trọng tâm của vùng ứng suất chịu nén)
2 2 y= − + =L c a − + = cm (khoảng cách từ trọng tâm bulong chịu kéo đến trọng tâm vùng ứng suất chịu nén)
Hình 6 1 : Sơ đồ phân bố ứng suất bulong chân cột
- Cân bằng mômen tại O: M − =N a N bl y
1 2 max( ; ) 4,88( ) bd bd bd t t t cm
Vì t bd =5(cm)quá lớn nên ta cần phải giảm kích thước của ô bản đế bằng cách bố trí tăng cường thêm dầm đế để giảm mômen uốn trong ô
- Ô bản số 1 (bản kê 3 cạnh)
= = = a Tra bảng, nội suy ra được b =0,105
- Ô bản số 2 (bản kê 2 cạnh):
Nên tính như conson có nhịp bằng cạnh ngàm ngắn của ô
Vậy chiều dày của bản đế là:
Kích thước của dầm đế chọn như sau:
+ h dd phụ thuộc vào đường hàn liên kết dầm đế vào cột
Lực truyền vào một dầm đế do ứng suất của phản lực của bê tông móng: dd dd
= + = + Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn góc liên kết dầm đế vào cột là h f =0, 5(cm).Nên ta xác định chiều cao tính toán của một đường hàn liên kết dầm đế vào cột: w dd w min
→ Chọn chiều cao của dầm đế là: h dd %(cm)
Sơ đồ tính là dầm congxon ngàm vào bản bụng cột bằng 2 đường hàn Tải trọng và nội lực tại vị trí ngàm: q s = a s s % 0,095 =2,37(kN cm/ )
Chọn chiều dày sườn t s =0,8(cm) Chiều cao của sườn được xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn:
→ Chọn chiều cao của sườn A là: h s (cm)
Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:
1 3 1 19, 29 3 4,36 20,72( / ) 24,15( / ) td kN cm kN cm
Theo cấu tạo chọn đường hàn liên kết sườn A vào bụng cột là h f =0,5(cm) Diện tích tiết diện và momen chống uốn của đường hàn này là:
= = Kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn
2 32,67 2 14 td kN cm f c kN cm
❖ Tính toán sườn B: q s = a s max =1,5 14,2 0,247 =5,26(kN cm/ 2 )
Chọn chiều dày sườn t s =0,8(cm) Chiều cao của sườn được xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn:
→ Chọn chiều cao của sườn B là: h s (cm)
Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:
1 3 1 17,68 3 6, 22 20,7( / ) 24,15( / ) td kN cm kN cm
Theo cấu tạo chọn đường hàn liên kết sườn B vào dầm đế là h f =0,5(cm) Diện tích tiết diện và momen chống uốn của đường hàn này là:
= = Kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn
2 32,67 2 14 td kN cm f c kN cm
❖ Xác định bulong neo liên kết giữa chân cột và móng:
- Để xác định nội lực tính toán bulong neo ta cần chọn cặp nội lực làm cho bu lông chịu kéo (gây nhổ)
- Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn các cặp nội lực:
- Để thiên về an toàn khi tính toán bulong neo thì tải trọng thường xuyên (tĩnh tãi) ta nhân hệ số giảm tải 0,9 để giảm tải trọng khối lượng đi sẽ làm bất lợi cho bu lông hơn
✓ Với cặp nội lực M q, 066(kN m N ), = −74,534(kN)
Trong đó: M tt 2,58(kN m N ), tt = −52, 235(kN)
= = ✓ Với cặp nội lực M= −14,085(kN m N ), = −43, 485(kN)ta tính toán tương tự như trên
Trong đó: M tt 2,58(kN m M ), gio = −46,665(kN m N ), tt = −53, 235(kN N), gio =8,75(kN)
1,1 1,1 bl tt tt gio bl tt tt gio
✓ Với cặp nội lực M6,195(kN m ),N= −92,030(kN)
Trong đó: M tt 2,58(kN m M ), gio , 484(kN m N ), tt = −53, 235(kN N), gio =5, 421(kN)
1,1 1,1 bl tt tt gio bl tt tt gio
= + = + Vậy ta chọn cặp nội lực N tt bl = −38,13(kN M); tt bl D,14(kN m )tại tiết diện chân cột gây kéo nhiều nhất cho các bu lông neo
Chọn 4 bulong neo ở một phía chân cột có vùng kéo trong bê tông móng
= N = = = Nên dưới bản đế chịu 2 miền nén và kéo rõ rệt
- 1 max 1 2 max max min max min
= = = + + (chiều dài vùng ứng suất chịu nén)
2 3 2 3 y a= −L = − = cm (khoảng các từ trọng tâm hình học của cột đến trọng tâm của vùng ứng suất chịu nén)
2 2 y= − + =L c a − + = cm (khoảng cách từ trọng tâm bulong chịu kéo đến trọng tâm vùng ứng suất chịu nén)
- Cân bằng mômen tại O: M − =N a N bl y
= f = Tra bảng chọn bulong 30 có A bn =5, 61(cm 2 )
❖ Tính toán đường hàn liên kết chân 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
- Cặp nội lực để tính toán đường hàn: M 6,195(kN m ),N= −92, 030(kN),V = −26,378(kN)
- Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn ở một bản cánh cột (kể cả các đường hàn liên kết dầm đế vào bản đế):
- Do N