Bài tập lớn kết cấu công trình thép

KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉPGVHD: NGUYỄN NGỌC DƯƠNG k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ caoc: hệ số khí động, phụ thuộc vào hướng gió và hình dạng công trình... KẾT CẤU CÔNG

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG

Tải trọng thường xuyên

a.Tải trọng lên dầm mái

Tải trọng phân bố trên mái bao gồm tôn, hệ giằng mái, xà gồ mái: g = 0.1 kN/m tc 2 mặt bằng mái Trong thực tế, dầm mái có thể chịu các tải trọng khác như: tải trọng hệ thống cơ, điện, lạnh, lớp cách nhiệt Tuy nhiên, đồ án không xét các tải trọng này. Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:

Tải trọng tính toán phân bố lên dầm mái:

Trong công thức trên n là hệ số độ tin cậy (hệ số vượt tải), khi tính toán cường g độ và ổn định, đối với kết cấu thép: n = 1.05 (Bảng 1, TCVN 2737:1995)g b Tải trọng lên cột

Tải trọng thường xuyên tác dụng lên cột bao gồm tải trọng kết cấu bao che (xà gồ vách) : g = 0.11 kN/m tc 2

Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên cột:

Tải trọng tính toán phân bố lên cột:

Hoạt tải sửa chữa mái

Mái tôn không sử dụng có giá trị hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn: p = 0.57 kN/m tc 2 mặt bằng nhà, do đó:

Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:

Hoạt tải sửa chữa tính toán phân bố trên dầm mái:

Trong công thức trên: ứng với độ dốc mái 10%, n = 1.3 là hệ số độ tin cậy củap hoạt tải sửa chữa mái (Bảng 3 và Mục 4.3.3, TCVN 2737:1995)

Tải trọng gió

Theo TCVN 2737:1995, áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo công thức:

Trong đó: n = 1.2: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió

(daN/m ) : áp lực gió tiêu chuẩn, 2

1 g k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao c: hệ số khí động, phụ thuộc vào hướng gió và hình dạng công trình

Bảng 1 Tải trọng gió theo phương ngang nhà

Loại tải Áp lực tiêu chuẩn

MÔ HÌNH KẾT CẤU

Mô hình khung ngang

Sử dụng phần mềm Etabs để mô hình và tính toán nội lực cho kết cấu công trình.

Mô đun đàn hồi E (kN/m ) 2

Hệ số poisson ν f y (kN/m 2 ) f u (kN/m ) 2

Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng

2.2.1 Các trường hợp tải trọng

Bảng 3 Các trường hợp tải trọng tác dụng lên khung

2 HTT Hoạt tải tác dụng mái trái

3 HTP Hoạt tải tác dụng mái phải

4 GT Gió thổi ngang nhà hướng sang trái

5 GP Gió thổi ngang nhà hướng sang phải

Hình 2.1.Mô hình dạng tiết diện khung

Hình 2.2.Tĩnh tải tác dụng lên khung

Hình 2.3.Hoạt tải mái trái

Hình 2.4.Hoạt tải mái phải

Nội lực khung ngang

Hình 2.7.Biểu đồ momen của tĩnh tải

Hình 2.8.Biểu đồ lực cắt của tĩnh tải

Hình 2.9.Biểu đồ lực dọc của tĩnh tải

Hình 2.10.Biểu đồ momen của hoạt tải trái

Hình 2.11.Biểu đồ lực cắt của hoạt tải trái

Hình 2.12.Biểu đồ lực dọc của hoạt tải trái

Hình 2.13.Biểu đồ momen của hoạt tải phải

Hình 2.14.Biểu đồ lực cắt của hoạt tải phải

Hình 2.15.Biểu đồ lực dọc của hoạt tải phải

Hình 2.16.Biểu đồ momen của gió trái

Hình 2.17.Biểu đồ lực cắt của gió trái

Hình 2.18.Biểu đồ lực dọc của gió trái

Hình 2.19.Biểu đồ momen của gió phải

Hình 2.20.Biểu đồ lực cắt của gió phải

Hình 2.21.Biểu đồ lực dọc của gió phải

KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT

Thông số chung

Nội lực tính toán Đặc điểm thành phần nội lực M (kN.m) N (kN) V (kN)

Trường hợp 1 M , N , Vmax tư tư 15.052 20.81 13.19

Trường hợp 2 M , N , Vtư max tư 5.434 -65.08 7.21

Trường hợp 3 M , N , Vmax tư tư -12.161 6.55 -11.33

Vật liệu thép CCT34 có cường độ:

Kích thước hình học tiết diện cột

Chiều cao Cánh trên Bản bụng Cánh dưới h (mm) b (mm)f t (mm)f h (mm)w t (mm)w b (mm)f t (mm)f

250 100 3 244 2.5 100 3 Đặc trưng hình học tiết diện cột

Ix Wx ix Iy Wy iy A Sx

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

Giả thiết tỷ số độ cứng của xà và cột tại chỗ liên kết xà-cột là bằng nhau, ta có: cot cot

Theo bảng 19 (TCVN 5575-2012), hệ số chiều dài tính toán của cột có tiết diện không đổi được xác định như sau:

Vậy chiều dài tính toán của cột trong mặt phẳng uốn:

Chiều dài tính toán cột ngoài mặt phẳng khung lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà tức là bằng khoảng cách giữa hai điểm giằng cột (khoảng cách các sườn tường) l = 2.5 (m) y

Các hệ số tham gia kiểm tra tiết diện

Kiểm tra điều kiện khống chế độ mãnh

10.03 2.03 x y x y x y l l i i Độ mảnh quy ước của cột:

Theo bảng 25 TCVN 5575:2012, độ mảnh giới hạn của cột nén lệch tâm:

( e 0.383 nội suy từ max max x ; y 3.89)

Kiểm tra độ mảnh: max max x ; y 123.152 139.878

Kiểm tra điều kiện bền

Trường hợp 1: M = 15.052 kN.m, N = 20.81kN max tư Độ lệch tâm tương đối:

M A m N Độ lệch tâm tính đổi: m e m < 20

1.48: hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện, lấy bảng D.9, phụ lục D, TCVN

Không cần kiểm tra điều kiện bền

Trường hợp 2: M = 5.434 kN.m, N = -65.08 kN Độ lệch tâm tương đối:

M A m N Độ lệch tâm tính đổi: me m 1.48 1.365 2.03 < 20

Trường hợp 3: M= -12.161 kN.m, N = 6.55 kN Độ lệch tâm tương đối:

12 Độ lệch tâm tính đổi: me m 1.48 30.358 45.171 > 20

Kiểm tra điều kiện bền:

Kiểm tra khả năng chịu cắt

Công thức kiểm tra: max x v c x w

Kiểm tra khả năng chịu uốn cắt đồng thời

Kiểm tra ổn định tổng thể

- Với cặp nội lực: M 12.161(kN.m); N 6.55(kN); V 11.33(kN)

13 Độ lệch tâm tương đối:

6.55 74 x x x e M A m p N W Độ lệch tâm tính đổi me:m e m0.358 > 20

Trong đó: f c 21 (KN/cm ) 2 e 0 (thỏa)

- Với cặp nội lực: M 15.052 (kN.m); N 20.81(kN); V 13.19(kN) Độ lệch tâm tương đối:

11.827 20.81 74 x x x e M A m p N W Độ lệch tâm tính đổi me:m e m.827< 20

- Với cặp nội lực M 5.434 (kN.m); N 65.08(kN); V 7.21(kN) Độ lệch tâm tương đối:

1.365 65.08 74 x x x e M A m p N W Độ lệch tâm tính đổi me:m e m 2.03= < 20

A Kiểm tra ngoài mặt phẳng uốn:

Hệ số uốn dọc y đối với trục y-y được xác định bằng bẳng tra D8 TCVN

Hệ số c kể đến ảnh hưởng của momen uốn M và hình dạng tiết diện đều ổn định củax cột theo phương ngoài mặt phẳng làm việc, phụ thuộc vào m (mục 7.4.2.5 TCVN x

Với , dược lấy từ bảng 16 TCVN 5575:2012)

Với mx được xác định:

M' là giá trị momen quy ước dùng kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung được xác định:

M Là giá trị momen ở vị trí 1/3 nhịp (gần chân cột)

M 2: Là giá trị momen ở vị trí 1/3 nhịp (gần vai cột)

Giá trị kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng

N (KN) M 1 (KN.m) M 2 (KN.m) M (KN.m) M ' (KN.m)

65.08 15.052 -9.938 -1.61 7.526 kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng

Vậy cột thoả mãn điều kiện ổn định tổng thể ngoài măt phẳng

Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh cột

Công thức kiểm tra theo mục 7.6.3 - TCVN 5575-2012

Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng cột

Bản bụng phải đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức:

Theo mục 7.6.2.2 TCVN:2012 đối với cột chịu nén lệch tâm và nén uốn, tiết diện chữ I mà điều kiện ổn định được kiểm tra theo điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng thì giá trị giới hạn của hw/hw phụ thuộc vào bảng giá trị của thông số σ và σ1

:Hệ số kể đến trạng thái ứng suất pháp không đều trên bản bụng.

, :1 Ứng suất nén, kéo ở các mặt phẳng ngoài cùng của bản bụng.

, :1 y y Khoảng cách từ trục x-x đến thớ chịu nén, kéo nhiều nhất của bản bụng.

Khi 0.5 thì xác định theo mục 7.6.2.1 TCVN:2012

Khi 1 thì hw/hw được xác định theo công thức:

V t h Bảng kiểm tra điều kiện ổn định bảng bụng

Ta lấy w w h t 0.167 đển kiểm tra. w w w w

Bản bụng không mất ổn định cục bộ.

Cần thêm sườn gia cường

KIỂM TRA TIẾT DIỆN XÀ NGANG

Tiết diện nhỏ

Với cặp nội lực: M 93.76 (kN.m); N 0 (kN); V 31.3 (kN)

Kích thước hình học tiết diện xà tại nách khung

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

300 100 4 244 3 100 4 Đặc trưng hình học tiết diện xà tại nách khung

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

4.1.1 Kiểm tra điều kiện bền chịu nén, uốn

4.1.2.Điều kiện bền chịu cắt

4.1.3.Điều kiện bền chịu nén uốn và cắt đồng thời

1 3 14.174 3 0.935 14.26 / 1.15 24.15 / td kN cm f c kN cm

4.1.4.Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể cho dầm mái

Theo Bảng 13, TCVN 5575 – 2012 xét các biểu thức sau:

4.1.5.Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng

Tiết diện lớn

Với cặp nội lực: M 61.093 (kN.m); N 12.54 (kN); V 0 (kN)

Kích thước hình học tiết diện xà tại đỉnh khung

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

400 100 5 244 4 100 5 Đặc trưng hình học tiết diện xà tại nách khung

(cm4) (cm3) (cm) (cm4) (cm3) (cm) (cm2) (cm3)

41712 1714 45.94 83 17 2.05 19.76 96.49 Độ lệch tâm tương đối:

4.2.1 Kiểm tra điều kiện bền chịu nén, uốn

4.2.2 Điều kiện bền chịu cắt

4.2.3 Điều kiện bền chịu nén uốn và cắt đồng thời

1 3 4.1 3 0 4.1 / 1.15 24.15 / td kN cm f c kN cm

4.2.4 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể cho dầm mái

Theo Bảng 13, TCVN 5575 – 2012 xét các biểu thức sau:

4.2.5 Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng

THIẾT KẾ LIÊN KẾT CỘT

Chi tiết liên kết cột

Cặp nội lực 1 có N , M , V :max tư tư

Cặp nội lực 2 nội lực có

Thiết kế bản đế

- Chọn chiều rộng bản đế lớn hơn bề rộng cột 3 cm

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

Bê tông móng cấp độ bền B20

Chiều dài của bản đế c = 6 cm2

Bề dày của dầm đế t = 1 cmdđ

Chiều cao dầm đế h = 25cm

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

Chọn L = 39 cmbđ Ứng suất dưới bản đế, chọn cặp nội lực thứ 2 để tính toán

Thỏa điều kiện Ứng suất tại mép cột

1 = 0.23789 kN/cm 2 Ô số 1 tw = 1 cm, a = d = 12.5 cm, b = 7.5 cm2 1 2

Tra bảng và nội suy ta có 0.074b Ô số 2 ( bản kê 2 cạnh liền kề ) a2 = d = 7.5 cm, b = 6 cm2 2

Vậy bề dày của bản đế được xác định theo công thức

Thiết kế dầm đế

Kích thước của dầm đế chọn như sau:

Dầm đế được hàn vào bản cánh cột h = 1 cmf hf,min = 6 mm hf,max = 12 mm

Lực truyền vào dầm đế do ứng suất phản lực vùng bê tông móng

Mmax = 1505.2 kNcm tf = 1.2 cm hc = 23.8 cm

Từ đó xác định được chiều dài tính toán của 1 dường hàn liên kết dầm đế vào cột Hàn tay

Bs = 1 fwf = 18 kN/cm 2 fws = 15.3 kN/cm 2

Vậy chọn h dầm đế là 5 cm

Thiết kế sườn ngăn A

Sườn làm việc như dầm console

Bdđ = 16 cm Đoạn phân bố ứng suất nén 19 cm

L = 39 cm max = 0.404 qs = 0.035 ls = 7.5 cm

Chọn bề dày sườn t = 1 cms

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

Chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụng hf = 0.8 cm

Khả năng chịu lực của các đường hàn này được kiểm tra theo công thức

Thiết kế sườn ngăn B

Bề rộng diện truyền tải vào sườn 16 cm Ứng suất max : 0.40445 kN/cm 2 ls = 6 cm qs = 6.47126

Bề dày sườn t = 15mm = 1.5 cms

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 lw = 5 cm, t = 1.5 cmw

Chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn B hf = 13 mm

Thiết kế bulong neo

M = 15.052 kNm, N = 20.81 kN, V = 13.19 kN max = 0.404 kN/cm, min = 0.337 kN/cm

Chiều dài vùng bê tông chịu nén dưới bản đế:

Khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của biểu đồ ứng suất nén

Chọn khoảng cách từ mép biên bản đế chân cột đến tâm bulong neo d = 3 cm Trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trục bulong chịu kéo lớn nhất

Tổng các lực kéo trong thân các bulong neo ở 1 phía chân cột

Chọn thép bulong neo n1 = 4, f = 19 kN/cmba 2

Chọn bulong phi 10 có A = 0.58 cmbn 2

Tính lại tổng lực kéo trong thân các bulong neo

N = 20.81 Đạt yêu cầu về bulong đã chọn

Thiết kế dường hàn liên kết cột vào bản đế

Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc tác dụng vào

Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở một bản cánh cột

Chiều cao cần thiết của các đường liên kết ở bản cánh cột vào bản đế c = 1

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kêt ở bản bụng cột vào bản đế

Theo điều kiện cấu tạo chiều cao đường hàn

THIẾT KẾ LIÊN KẾT XÀ MÁI

Chi tiết liên kết xà với cột

Từ bảng tổ hợp nội lực xà chọn được

Thiết kế bulong liên kết

Chọn 10 bu long Đường kính 14 mm

Diện tích thực của bulong A = 1.15 cmbn 2

Diện tích nguyên của bulong A = 1.54 cm 2

Cường độ tính toán chịu kéo của bulong f = 40 kN/cmtb 2

Cường độ tính toán chịu cắt của bulong f = 32 kN/cmvb 2

Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích

Khả năng chịu kéo của 1 bu lông ftb = 40 kN/cm 2

Lực kéo lớn nhất ở hàng bulong ngoài cùng

Vậy thỏa điều kiện chịu kéo

Khả năng chịu lực của bulong theo điều kiện chịu cắt và ép mặt

Lực tác dụng lên một bulong V = 31.3 kN n = 10

Khả năng chịu cắt của 1 bulông fvb = 32 kN/cm 2 b = 1

Giả thiết chiều dày mặt bích d = 1.4 cm

Vậy thỏa điều kiện ép mặt của bulông

Thiết kế bản bích

Bề dày của bản bích xác định từ điều kiện chịu uốn b1 = 5 cm

Nbmax = 26.849 kN b = 10 cm f = 21 kN/cm 2 h1 = 31.5 cm

Chi tiết nối xà ở đỉnh

Thiết kế bulong liên kết

Chọn 8 bulong Đường kính bulong 14mm

A = 1.54 cm 2 ftb = 40 kN/cm 2 fvb = 32 kN/cm 2

2 cặp sườn gia cường cho mặt bích

10 ( mm ) min 2 ( cm ) vb b min

Nemb df 1.4 32 1 2 89.6 ( kN ) vb emb min N ; N 49.28 ( kN )

Khả năng chịu kéo của 1 bulông

Lực kéo tác dụng vào một bulông

Vậy thỏa điều kiện bulong chịu kéo

Kiểm tra khả năng chịu cắt và ép mặt của bulọng fvb = 32 kN/cm 2 b = 1

Vậy thỏa điều chịu cắt và ép mặt

Thiết kế liên kết xà ngang với bản bích

Nb,max = 31.966 kN b = 10 cm f= 21 kN/cm 2

Nemb df 1.4 32 1 1 89.6 ( kN ) cb Nsin Vsin 31.3 0.995

N 3.893 ( kN ) n 8 vb emb min N ; N 49.28 ( kN )

Thiết kế đường hàn liên kết tiết diện xà ngang với mặt bích

Lực kéo trong bản cánh dưới do moment, lực dọc và lực cắt gây ra

Chiều cao cần thiết các đường hàn liên kết bản cánh cột và mặt bích c = 1

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng xà với mặt bích h1 = 55 cm tf = 1.2 cm

BÀI TẬP SỐ 2: THIẾT KẾ TRẠM XĂNG CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG

1.1.Tải trọng thường xuyên a Tải trọng lên dầm mái

Tải trọng phân bố trên mái bao gồm tôn, hệ giằng mái, xà gồ mái: g = 0.1 kN/m tc 2 mặt bằng mái Trong thực tế, dầm mái có thể chịu các tải trọng khác như: tải trọng hệ thống cơ, điện, lạnh, lớp cách nhiệt Tuy nhiên, đồ án không xét các tải trọng này. Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:

Tải trọng tính toán phân bố lên dầm mái:

Trong công thức trên n là hệ số độ tin cậy (hệ số vượt tải), khi tính toán cường g độ và ổn định, đối với kết cấu thép: n = 1.05 (Bảng 1, TCVN 2737:1995)g b Tải trọng lên cột

Tải trọng thường xuyên tác dụng lên cột bao gồm tải trọng kết cấu bao che (xà gồ vách) : g = 0.11 kN/m tc 2

Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên cột:

Tải trọng tính toán phân bố lên cột:

1.2 Hoạt tải sửa chữa mái

Mái tôn không sử dụng có giá trị hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn: p = 0.57 kN/m tc 2 mặt bằng nhà, do đó:

Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:

Hoạt tải sửa chữa tính toán phân bố trên dầm mái:

Trong công thức trên: ứng với độ dốc mái 10%, n = 1.3 là hệ số độ tin cậy củap hoạt tải sửa chữa mái (Bảng 3 và Mục 4.3.3, TCVN 2737:1995)

Theo TCVN 2737:1995, áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo công thức:

Trong đó: n = 1.2: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió

(daN/m ) : áp lực gió tiêu chuẩn, 2

33 g k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao c: hệ số khí động, phụ thuộc vào hướng gió và hình dạng công trình

Bảng 1 Tải trọng gió theo phương ngang nhà

Loại tải Áp lực tiêu chuẩn

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH KẾT CẤU

S d ng phầần mềầm Etabs đ mô hình và tính toán n i l c cho kềết cầếu công trình.ử ụ ể ộ ự

Mô đun đàn hôồi E (kN/m ) 2

H sôốệ poisson ν fy (kN/m 2 ) fu (kN/m 2 )

Chọn tiết diện thép cột: I – 200x100x6x8

Tiết diện thép dàn: thép ống O- 70x60x3.5

2.2 Các trườ ng h p t i tr ng và t h p t i tr ng ợ ả ọ ổ ợ ả ọ

2.2.1 Các trườ ng h p t i tr ng ợ ả ọ

B ng 3.ả Các trườ ng h p t i tr ng tác d ng lền khungợ ả ọ ụ

STT Ký hi uệ Ý nghĩa

2 HTT Ho t t i tác d ng mái tráiạ ả ụ

3 HTP Ho t t i tác d ng mái ph iạ ả ụ ả

4 GT Gió th i ngang nhà hổ ướ ng sang trái

5 GP Gió th i ngang nhà hổ ướng sang ph iả

Hình 2.1 Mô hình d ng tiềết di n khungạ ệ

Hình 2.2.Tĩnh t i tác d ng lền khungả ụ

Hình 2.7 Bi u đôầ momen c a tĩnh t i ể ủ ả

Hình 2.8 Bi u đôầ l c cắết c a tĩnh t iể ự ủ ả

Hình 2.9 Bi u đôầ l c d c c a tĩnh t iể ự ọ ủ ả

Hình 2.10 Bi u đôầ momen c a ho t t i tráiể ủ ạ ả

Hình 2.11 Bi u đôầ l c cắết c a ho t t i tráiể ự ủ ạ ả

Hình 2.12 Bi u đôầ l c d c c a ho t t i tráiể ự ọ ủ ạ ả

Hình 2.13 Bi u đôầ momen ho t t i ph iể ạ ả ả

Hình 2.14 Bi u đôầ l c cắết ho t t i ph i ể ự ạ ả ả

Hình 2.15 Bi u đôầ l c d c ho t t i ph i ể ự ọ ạ ả ả

Hình 2.16 Bi u đôầ momen gió trái ể

Hình 2.17 Bi u đôầ l c cắết gió trái ể ự

Hình 2.18 Bi u đôầ l c d c gió trái ể ự ọ Gió ph iả

Hình 2.19 Biểu đồ momen gió phải

Hình 2.20 Biểu đồ lực cắt gió phải

Hình 2.21 Biểu đồ lực dọc gió phải

CHƯƠNG 3 : KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT

Nội lực tính toán Đặc điểm thành phần nội lực M (kN.m) N(kN) V(kN)

- Vật liệu thép CCT34 có cường độ:

Kích thước hình học tiết diện cột

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

200 100 8 184 6 100 8 Đặc trưng hình học tiết diện cột

Ix Wx ix Iy Wy iy A sx

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

Giả thiết tỷ số độ cứng của xà và cột tại chỗ liên kết xà-cột là bằng nhau, ta có: cot cot

Theo bảng 19 (TCVN 5575-2012), hệ số chiều dài tính toán của cột có tiết diện không đổi được xác định như sau:

Vậy chiều dài tính toán của cột trong mặt phẳng uốn:

Chiều dài tính toán cột ngoài mặt phẳng khung lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà tức là bằng khoảng cách giữa hai điểm giằng cột (khoảng cách các sườn tường) l = 2.5 (m) y

3.2 Kiểm tra điều kiện khống chế độ mãnh Độ mảnh của cột:

8.28 2.07 x y x y x y l l i i Độ mảnh quy ước của cột:

Theo bảng 25 TCVN 5575:2012, độ mảnh giới hạn của cột nén lệch tâm:

( e 0.383 nội suy từ max max x ; y 3.82)

Kiểm tra độ mảnh: max max x ; y 120.77 165.06 → Thoả

3.3 Kiểm tra điều kiện bền

Trường hợp 1: M = 16.65 kN.m, N = -7.91 kN max tư Độ lệch tâm tương đối:

1.1: hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện, lấy bảng D.9, phụ lục D, TCVN 5575:2012

Trường hợp 2: M = -0.85 kN.m, N = -42.11kN tư max Độ lệch tâm tương đối:

Trường hợp 3: M = -16.52 kN.m, N = -40.34 kN min tư Độ lệch tâm tương đối:

M A m N Độ lệch tâm tính đổi: m e m 1.1 37.22 40.942 > 20

Kiểm tra điều kiện bền:

3.4 Kiểm tra khả năng chịu cắt

(kN/cm )2 Kiểm tra Trường hợp

3.5 Kiểm tra khả năng chịu uốn cắt đồng thời

Kiểm tra khả năng chịu uốn cắt đồng thời

3.6 Kiểm tra ổn định tổng thể

- Với cặp nội lực: M 16.52(kN.m); N 40.31(kN); V 10.85(kN) Độ lệch tâm tương đối:

16.52 100 21 37.02 40.34 23.1 x x x e M A m p N W Độ lệch tâm tính đổi me: m e m= 40.942 > 20

Trong đó: f c 21 (KN/cm ) 2 e 0 (thỏa)

0.85 100 21 1.835 42.11 23.1 x x x e M A m p N W Độ lệch tâm tính đổi me: m e m=2.019 < 20

16.65 100 21 1.913 7.91 23.1 x x x e M A m p N W Độ lệch tâm tính đổi me: m e m=2.104 < 20

Kiểm tra ngoài mặt phẳng uốn:

Hệ số uốn dọc y đối với trục y-y được xác định bằng bẳng tra D8 TCVN 5575:2012

Hệ số c kể đến ảnh hưởng của momen uốn M và hình dạng tiết diện đều ổn x định của cột theo phương ngoài mặt phẳng làm việc, phụ thuộc vào m (mục x

Với , dược lấy từ bảng 16 TCVN 5575:2012)

Với mx được xác định:

M ' là giá trị momen quy ước dùng kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung được xác định:

M Là giá trị momen ở vị trí 1/3 nhịp (gần chân cột)

M2: Là giá trị momen ở vị trí 1/3 nhịp (gần vai cột)

Giá trị kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng

(KN.m) 42.11 -41.713 -31.899 -35.84 -15.4495 kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng

Vậy cột thoả mãn điều kiện ổn định tổng thể ngoài măt phẳng

Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh cột

Công thức kiểm tra theo mục 7.6.3 - TCVN 5575-2012

3.7 Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng cột

Bản bụng phải đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức:

Theo mục 7.6.2.2 TCVN:2012 đối với cột chịu nén lệch tâm và nén uốn, tiết diện chữ I mà điều kiện ổn định được kiểm tra theo điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng thì giá trị giới hạn của hw/hw phụ thuộc vào bảng giá trị của thông số σ và σ1 x

:Hệ số kể đến trạng thái ứng suất pháp không đều trên bản bụng.

, :1 Ứng suất nén, kéo ở các mặt phẳng ngoài cùng của bản bụng.

, :1 y y Khoảng cách từ trục x-x đến thớ chịu nén, kéo nhiều nhất của bản bụng. Khi 0.5 thì xác định theo mục 7.6.2.1 TCVN:2012

Khi 1 thì hw/hw được xác định theo công thức:

Bảng kiểm tra điều kiện ổn định bảng bụng

Ta lấy w w h t 0.167 đển kiểm tra. w w w w

Bản bụng không mất ổn định cục bộ.

Thông số chung

Cần thêm sườn gia cường

KIỂM TRA GIÀN MÁI

Giằng dưới

Tính toán thanh giàn: Nmax=-308.812kN

Hình ảnh Đặc trưng tiết diện hình học:

Chọn thép CCT34: f 21( Kn cm / 2 )

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng: x 1( ) l l m

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung: y 1( ) l l m

4.1.1 Kiểm tra điều kiện độ mảnh

4.1.2 Kiểm tra điều kiện bền

4.1.3 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể max tra bảng II.1 kết cấu thép cấu kiện cơ bản (Phan Văn Hội)

Giằng xiên

Tính toán thanh giàn: Nmax#4.298kN

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng:

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung:

4.2.1.Kiểm tra điều kiện độ mảnh

4.2.2.Kiểm tra điều kiện bền

4.2.3.Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể max tra bảng II.1 kết cấu thép cấu kiện cơ bản(Phan Văn Hội)

Giằng trên

Tính toán thanh giàn: Nmax23.561kN

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng: x 1( ) l l m

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung: y 1( ) l l m

4.3.3.Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể max tra bảng II.1 kết cấu thép cấu kiện cơ bản(Phan Văn Hội)

Giằng đứng

Tính toán thanh giàn: Nmax=-38.616kN

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng:

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung:

4.4.3.Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể max tra bảng II.1 kết cấu thép cấu kiện cơ bản (Phan Văn Hội)

Chi tiết chân cột

Cặp nội lực 1 có N , M , Vmax tư tư

Cặp nội lực 2 nội lực có |M |, N , Vmax tư tư

Chọn bề rộng bản đế lớn hơn bề rộng cột: b |mc c \m1

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

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

Bê tông móng có cấp độ bền B20:

1, khi lấy bằng 1 thì cấp độ bền bê tông không quá B25

54 Ứng suất dưới bản đế, chọn cặp nội lực thứ 2 để tính toán

6 0.638 b loc 1.035 / bd bd bd bd

B L B L Ứng suất tại mép cột:

Tra bảng và nội suy ta có: b 0.097

M d kNcm Ô số 2(bản kê 2 cạch liền kề) a2Ҍm b2cm b2/a2=1.5

Tra bảng và nội suy ta có: b 0.135

Vậy bề dày của bản đế được xác định theo công thức

Kích thước của dầm đế chọn như sau

Bề rộng: b dd B dd 17 cm

Dầm đế được hàn vào bản cánh cột: h f 1 cm

Lực truyền vào dầm đế do ứng suất phản lực vủa bê tông móng max 7.9

M tf=1.2cm h 8cmc max max 84.61

Từ đó xác định được chiều dài tính toán của 1 đường hàn liên kết dầm đế vào cột Hàn tay:

Vậy chọn h dầm đế: 7cm

Sườn làm việc như dầm colsole

Bddcm Đoạn phân bố ứng suất nén:19.25cm

Chọn bề dày sườn: tsmm

Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương lw,m twm

Chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụng cột hfmm

Bề rộng diện truyền tải vào sườn 17 cm Ứng suất max 0.7501 kN/cm 2

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

Chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn B hf = 1.2 cm

Trong đó chia ra tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải:

Nht= 1 kN; M = 16.79ht kN. m Lực tính bu lông neo:

16.68 kN max = 0.67 kN/cm min = 0.64 kN/cm

Chiều dài vùng bê tông chịu nén dưới bản đế

Khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc đến trọng tâm của biểu đồ ứng suất nén

Chọn khoảng cách từ mép biên bản đế chận cột đến tâm bulong neo d = 2 cm

Trọng tạm vùng bê tông chịu nén đến trục bu long chịu kéo lớn nhất

Tổng các lực kéo trong thân các bulông neo ở phía chân cột

Chọn bulong phi 18 có A = 1.92 cmbn 2

Tính lại tổng lực kéo trong thân các bulong neo

Lb = 26 cm Đạt yêu cầu về bulong đã chọn

Thiết kế đường hàn liên kết cột vào bản đế

Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc tác dụng vào

Trong đó chia ra tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải:

Nht= 1 kN; M = 16.79ht kN. m Lực tính bu lông neo:

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	5,52 MB