Kích thướt nóc gió cửa trời :Vì khung nóc gió cửa trời không thuộc kết cấu chịu lực nên có thể chọn kích thước sơ bộ như sau:Bảo đảm sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚT KHUNG
Chọn cầu trục phù hợp
Từ số liệu thiết kế L= 21 m, sức nâng cầu trục 25T ta tra bảng chọn được cầu trục phù hợp:
Trọng lượng xe con ( T) Áp lực Pmax ( T) Áp lực Pmin (T)
Bảng 1 1 Thông số dầm cầu trục 1.1.1 Chọn sơ bộ kích thướt dầm cầu chạy:
Tải trọng cẩu trục Q = 25 (T), bước khung là 6 (m), ta chọn sơ bộ kích thướt dầm cầu chạy:
Kích thướt dầm cầu chạy : I dcc (700x300x10x12)
- Hệ số tải cầu trục n = 0.85c
- Áp lực bánh xe lớn nhất (Pmax) = 15.3 (T)
- Áp lực bánh xe nhỏ nhất (Pmin) = 3.33 (T)
- Trọng lượng bản thân cầu trục = 12.26 ( T)
- Số lượng bánh xe : 2 bánh
Kích thướt khung theo phương đứng:
Chiều cao từ mạt ray cẩu trục đến đấy xà ngang:
Trong đó: b : khe hở an toàn giữa cẩu trục và xà ngang ( lấy không nhỏ hơn 200, chọnk bk 0mm )
Chiều cao của cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang
Trong đó: H1 - cao trình đỉnh ray H1 = 8.5 m
H3- phần cột chô dưới nên, coi mặt móng ở cos ±0.000 m (H )3
Chiều cao của phần cột tính từ mặt trên của vai cột đến đáy xà ngang
Trong đó: hr - chiều cao ray và đệm giả định lấy bằng 200 mm
Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đên mặt trên của vai cột
Chọn sơ bộ cho tiết diện cột trên và cột dưới qua các công thức:
Kích thướt khung theo khung ngang
- Nhịp nhà tính từ trục L: 21 m
- Thừa cầu trục từ ray B1: 0.25 m
Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục:
Chiều dài vai cột: v c bdcc
2 Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột: mi vc dcc n
Thoả mãn điều kiện an toàn.
Bề rộng dầm vai: b (0.3 0.5)h (0.3 0.5) 550 (165 275) mm
Chọn bề dày bản bụng vai cột: w
Chọn tw=8mm Chọn bề dày bản cánh vai cột:
Chọn tf mm Tiết diện dầm vai là I-550×250×8 ×10
1.2.2.Chọn kích thướt dầm mái:
Chiều cao tiết diện tại nút dầm mái liên kết với cột h1 ≥
Chiều cao tiết diện tại đỉnh khung chọn h = 300mm Vậy chiều cao của dầm mái đều tại nút2 khung và tại đỉnh khung
Bề dày bản bụng nên chọn vào khoảng (1/100 ÷ 1/70)h và để đảm bảo điều kiện chống gỉ1 không nên chọn bé hơn 6 mm w 1 1 1 1 t h 600 (6 8.5) mm
Tiết diện dầm mái tại nút khung là: I – 600×300×8×10
Tiết diện dầm mái tại đỉnh khung là: I-400×300×8×10
Tiết diện dầm mái có thể ghi là: I-(600~400)×300×8×10
1.2.3 Kích thướt nóc gió (cửa trời) :
Vì khung nóc gió (cửa trời) không thuộc kết cấu chịu lực nên có thể chọn kích thước sơ bộ như sau:
- Dạng nóc gió: nóc gió kính.
- Chiều cao nóc gió: H ct 2(m)
- Kích thước cột kèo: Ict (150x150x8x10)
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 cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc, chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột Dọc theo chiều dài nhà, hệ giằng cột bố trí giữa khối nhà và ở 2 đầu hồi nhà để truyền tải trọng gió một cách nhanh chóng Hệ giằng cột được bố trí theo 2 lớp Hệ giằng cột trên được bố trí từ mặt dầm hãm đến đỉnh cột, hệ giằng cột dưới được bố trí từ mặt nền đến mặt dầm vai Theo tiết diện cột, hệ giằng cột được đặt vào giữa bản bụng cột Do sức trục
Q = 25T, chọn tiết diện thanh giằng làm từ thanh thép tròn Φ25 Trên đỉnh cột bố trí thanh chống dọc nhà Chọn tiết diện thanh chống dọc theo độ mảnh λmax ≤ 200, chọn I20
Hệ giằng mái được bố trí ở hai gian đầu nhà và ở chỗ có hệ giằng cột Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng xiên và thanh chống, trong đó yêu cầu cấu tạo thanh chống có độ mảnh λmax ≤ 200 Thanh giằng xiên làm từ thép tròn tiết diện Φ25, thanh chống chọn I30 Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch lên phía trên (để giữ ổn định cho xà khi chịu tải bình thường – cánh trên của xà chịu nén) Khi khung chịu tải gió, cánh dưới của xà chịu nén nên phải gia cường bằng các thanh giằng chống xiên (liên kết lên xà gồ), cách 3 bước xà gồ lại bố trí một thanh chống xiên Tiết diện thanh chống chọn L 75x75x8, điểm liên kết với xà gồ Ngoài ra bố trí thanh chống dọc nóc tiết diện I20 tạo điều kiện thuận lợi khi thi công lắp ghép.
Thiết kế xà gồ và sườn tường
1.4.1 Thiết kế sườn tường: a) Tải trọng:
Chọn vách làm bằng tấm tôn múi tráng kẽm dày 0.7 mm có trọng lượng bằng m tc g = 0.074kN/m 2
Chọn sơ bộ chiều sườn chữ Z kích thước Z 250x72x78x20x2.0 có các thông số như sau:
Diện tích Trọng lượng Moment quán tính Moment chống uốn Bán kính quán tính
S P Jx Jy Wx Wx min Wy Wy min Rx Ry mm 2 Kg/m cm 4 cm 4 cm 3 cm 3 cm 3 cm3 cm cm
Bảng 1 2 Thông số kỹ thuật sườn tường
Lấy trọng lượng tiêu chuẩn xà gồ: g =0.1(KN/m ) tc xg 2
Chọn khoảng cách bố trí giữa các sườn là a = 1.5mxg tc tc tc vach xg st q g a g = 0,074×1.5 + 0.1 = 0.211 kN/m tt tc q q g 0.211×1.05 = 0.222 kN/m
Tải gió tác dụng lên sườn tường:
Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm 2 thành phần là gió tác dụng vào cột và gió tác dụng trên mái Theo TCVN 2737-1995, địa điểm phân vùng gió III-B, có áp lực tiêu chuẩn
W0 = 1.25 kN/m 2 k1= 1.0016 với cao trình tại đỉnh cột là: +10.1
Tải trọng gió tác dụng lên sườn tường:
Phía đón gió: Wtc = 1.0016×1.25×0.8×1.5 = 1.50 (kN/m)
Phía khuất gió: Wtc = 1.0016×1.25×0.6×1.5 = 1.13(kN/m)
Sơ đồ tính: b) Kiểm tra:
Vậy điều kiện độ bền thỏa mãn Độ võng:
11Hình 1 2 Sơ đồ tính theo 2 phương sườn tường Độ võng theo phương y do q gây ray tc 4 4 y x 8 -8 y q × B
384 EI 384 2.1×10 × 79.81×10 (m) Độ võng theo phương x do q gây ra x tc 4 4 x y 8 -8 x
Vậy độ võng của xà gồ trong giới hạn cho phép.
1.4.1 Thiết kê xà gồ mái: a) Tải trọng:
Chọn tấm mái tôn múi tráng kẽm dày 0.7 mm có trọng lượng bằng: m tc g = 0.074 kN/m 2
Chọn sơ bộ chiều sườn chữ Z kích thướt Z 250x72x78x20x2.0 có các thông số như sau: Diện tích
Moment quán tính Moment chống uốn Bán kính quán tính
S P Jx Jy Wx Wx min Wy Wy min Rx Ry mm 2 Kg/m cm 4 cm 4 cm 3 cm 3 cm 3 cm3 cm cm
Bảng 1 3 Thông số kỹ thuật xà gồ mái Lấy trọng lượng tiêu chuẩn xà gồ: g =0.1(KN/m ) tc xg 2
Chọn khoảng cách bố trí giữa các xà gồ là axg= 1.5m, 1% 6 o
Hoạt tải tác dụng được xác định theo TCVN 2737-1995: p = 0.3kN/m m tc 2
Như vậy tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ; tc tc tc xg tc m m xg q (g p )a g cos
1.5 cos + 0.1 = 0.66 kN/m tt tc tc xg tc m g m p xg g q (g p )a g cos
Phân tải trọng theo 2 phương q tc x q tc sin 0.66 sin 6 o 0.069kN / m tc tc o qy q cos 0.66 cos6 0.656kN / m tt tt o qx 1.05 q cos 0.81 sin 6 0.085kN / m tt tt o qy 1.05 q cos 0.81 cos6 0.8kN / m b) Kiểm tra:
Hình 1 3 Sơ đồ tính theo 2 phương của xà gồ tt 2 2 y x q B 0.8 6
Vậy điều kiện độ bền thỏa mãn Độ võng: Độ võng theo phương y do q gây ray tc 4 4 y x 8 -8 y q × B
384 EI 384 2.1×10 ×774.9×10 (m) Độ võng theo phương x do q gây ra x tc 4 4 x y 8 -8 x
Vậy độ võng xà gồ trong giớ hạn cho phép.
TẢI TRỌNG
Tĩnh tải
Tải trọng phân bố thường xuyên lên xà mái bao gồm: mái tôn, hệ giằng, xà gồ, cửa mái Lấy g tc 0 30 kN m / 2 , hệ số tin cậy n 1 1 .
Tải trong dầm cầu trục: G tc dct dct dct L 2 0.3 6 2 10.8kN
(0.24 dct 0.37với Q< 75T) tt tc dct dct g
Trong đó: dct hệ số trọng lượng bản thân của dầm cầu trục
Ldct = B là nhịp của dầm cầu trục.
Tải trọng dầm và dàn hãm: G tc dh 5kN,G tt dh 5.25kN
Hoạt tải
2.2.1 Hoạt tải sửa chửa mái:
Hoạt tải gây ra do quá trình sửa mái (không bao gồm cấu kiện, máy móc)
Khi quy hoạt tải phân bố theo xà mái thì hoạt tải tính toán nhân với cos ( là độ dốc của mái) cos cos( ) / tt tc o q n g B 1 3 0 3 6 6 2 33 kN m
- Hệ số tải cầu trục n = 0.85c
- Áp lực bánh xe lớn nhất (Pmax) = 15.3 ( T )
- Áp lực bánh xe nhỏ nhất (Pmin) = 3.33 ( T )
- Trọng lượng bản thân cầu trục = 12.26 ( T )
- Số lượng bánh xe : 2 bánh
15 Đường ảnh hưởng khi áp lực tác động lên vai cột:
1 0.39 0.81 0.2 2.4( ) y y y y y m Áp lực lớn nhất khi tác động vào vai cầu trục: max max 31.212(T) tc tc
D nc y P max max 1.1 31.212 34.33(T) 343.3( / ) tt tc
D n D KN m Áp lực bé nhất tác động lên vai cầu trục: min min 0.85 2.4 3.33 6.8( ) tc tc
D nc y P T min min 1.1 6.8 7.48( ) 74.8( / m) tt tc
D n D T KN Áp lực xô ngang tác động từ cột truyền vào đầu trục: max tc c k
2.2.3 Tải trọng gió: Áp lực gió tác dụng lên khung ngang được xác định theo tiểu chuẩn TCVN 2737- 1995:
0 ( / ) q n W k C B KN m Trong đó: q là áp lực gió phân bố trên mét dài khung.
Wo là áp lực gió tiêu chuẩn, ở vùng gió IIIB Wo = 1.25 ( KN/m ).Hình 1 4 Đường ảnh hưởng cầu trục lên vai cột k : là hệ số phụ thuộc vào chiều cao
C : là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu
B : là bước khung. Đối với trường hợp gió thổi ngang nhà :
Tải trọng tính toán kN/m
3 Cột cửa trời đón gió 12.8 1.045 +0.7 6.6
4 Mái cửa trời đón gió 13 1.048 - 0.566 -5.3
7 Cột cửa trời khuất gió 12.8 1.045 -0.6 -5.6
8 Mái cửa trời khuất gió 13 1.048 -0.4 -3.8
Dấu “ – “ có nghĩa là tải trọng gió hướng ra ngoài khung.
17Hình 2 1 Sơ đồ khí động của khung điển hình
NỘI LỰC KHUNG
Mô hình hóa khung ngang bằng SAP2000
2 HT1 Hoạt tải tác dụng lên mái trái
3 HT2 Hoạt tải tác dụng lên mái phải
4 HT3 Hoạt tải mái tác dụng lên cả trái và phải
4 DmaxT Áp lực Dmax cột trái
5 DmaxP Áp lực Dmax cột phải
6 TmaxTr - Áp lực ngang cột trái, hướng vào khung
7 TmaxTr + Áp lực ngang ở cột trái, hướng ra khung
8 TmaxPh - Áp lực ngang ở cột phải, hướng vào khung
9 TmaxPh + Áp lực ngang ở cột phải, hướng ra khung
10 Gió 1 Gió thổi ngang nhà, hướng trái sang
11 Gió 2 Gió thổi ngang nhà, hướng phải sang
Bảng 3 1 Kí hiệu các tải trọng tác dụng lên khung ngangHình 3 1 Sơ đồ khung ngang điển hình
Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung
19Hình 3 2 Tỉnh tải bao che
- Tỉnh tải dầm cầu trục :
- Hoạt tải mái trái ( HT1)
Hình 3 3 Tỉnh tải dầm cầu trục
Hình 3 4 Hoạt tải mái trái
- Hoạt tải mái phải (HT2):
- Hoạt tải mái trái và phải (HT3):
21 Hình 3 5 Hoạt tải mái phải
Hình 3 6 Hoạt tải chất đầy
- Áp lực lớn nhất tác dụng lên cột trái (DmaxT)
- Áp lực lớn nhất tác dụng lên cột phải (DmaxP)Hình 3 7 Áp lực lớn nhất của cầu trục tác dụng lên cột trái
Hình 3 8 Áp lực lớn nhất của cầu trục tác dụng lên cột phải Độ lệch tâm tính đổi m e 2.44 e 0.39 x c e
4.1.5 Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn:
2 (M là moment tại vị trí 1/3 chiều cao cột trong cùng trường hợp tải) 1/3 Độ lệch tâm tương đối: x x x
Hệ số uốn dọc ngoài mp uốn: y y y f 210
2 (M là moment tại vị trí 1/3 chiều cao cột trong cùng trường hợp tải) 1/3 Độ lệch tâm tương đối: x x x
Hệ số uốn dọc ngoài mp uốn: y y y f 210
2 (M là moment tại vị trí 1/3 chiều cao cột trong cùng trường hợp tải) 1/3 Độ lệch tâm tương đối: x x x
4.1.6 Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: Điều kiện kiểm tra: w w w w h h t t
V (kN) 83.46 Ứng suất nén lớn nhất tại biên của bản bụng:
A I 2 Ứng suất tại biên tương ứng của bản bụng:
122.5 Ứng suất tiếp trung bình trong tiết diện khảo sát:
Giới hạn ổn định bản bụng:
0.38 0.38 120 201.26 t f 210 t lấy giá trị w w 2 h t để so sánh. w w w w h 722 60.17 h 120 t 12 t Thoả.
V (kN) -73.48 Ứng suất nén lớn nhất tại biên của bản bụng:
A I 17064 5848 2 Ứng suất tại biên tương ứng của bản bụng:
102.9 Ứng suất tiếp trung bình trong tiết diện khảo sát:
Giới hạn ổn định bản bụng:
0.38 0.38 120 234 t f 210 t lấy giá trị w w 2 h t để so sánh. w w w w h 722 h
V (kN) -43.97 Ứng suất nén lớn nhất tại biên của bản bụng:
A I 17064 848 2 Ứng suất tại biên tương ứng của bản bụng:
57.76 Ứng suất tiếp trung bình trong tiết diện khảo sát:
Giới hạn ổn định bản bụng:
0.38 0.38 120 206 t f 210 t lấy giá trị w w 2 h t để so sánh. w w w w h 722 h
4.1.7 Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh: Điều kiện kiểm tra: of of f f
4.2 Kiểm tra tiết diện nách kèo:
4.2.1 Nội lực và tiết diện:
Nội lực Mmax Mmin Vmax Nmax
Hình 4 2 Tiết diện xà mái 49
A Ix Iy Wx Wy Sx ix iy Loy mm 2 mm 4 mm 4 mm 3 mm 3 mm 3 mm 3 mm mm
Bảng 4 2 Đặc trưng tiết diện hình học xà mái 4.2.2 Kiểm tra điều kiện bền:
V (kN) 26.22 Độ lệch tâm tương đối:
W 21.29 2174248.9 cần kiểm tra bền. Độ bền chịu kéo, nén:
I t 343454667 8 Ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng:
V (kN) -54.7718 Độ lệch tâm tương đối:
W 55.96 2174248.9 Không cần kiểm tra bền.
4.2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể:
10 10 590 210 o o f f l 1500 l b 300 5 b Thoả điều kiện ổn định tổng thể.
4.2.4 Kiểm tra ổn định cục bộ bảng bụng:
2.3 2.5 t E 8 210000 Không cần kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng dầm
4.2.5 Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh:
Bề rộng tính toán của bản cánh: f w of b t 300 8 b 146 mm
Tỉ số bề rộng tính toán và chiều cao bản cánh : of of f f b 146 b E 210000
4.3 Kiểm tra tiết diện đỉnh kèo:
4.3.1 Nội lực và tiết diên:
Nội lực Mmax Mmin Vmax Nmax
A Ix Iy Wx Wy Sx ix iy Loy mm 2 mm 4 mm 4 mm 3 mm 3 mm 3 mm 3 mm mm
Bảng 4 3 Đặc trưng tiết diện hình học đỉnh xà mái Xét trường hợp 1:
V (kN) 2.59 Độ lệch tâm tương đối:
W 30.19 1323906.67 Cần kiểm tra bền. Độ bền chịu kéo, nén:
Hình 4 3 Tiết diện đỉnh xà mái Độ bền chịu cắt:
I t 264781333 8 Ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng:
V (kN) 6.09 Độ lệch tâm tương đối:
W 7.9 1323906.67 cần kiểm tra bền. Độ bền chịu kéo, nén:
I t 264781333 8 Ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng:
Thỏa 4.3.2 Kiểm tra ổn định tổng thể:
53 o o f f l 1500 l b 300 5 b Thoả điều kiện ổn định tổng thể.
4.3.3 Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng:
Xét tỉ số: w w w h f 380 230 1.57 2.5 t E 8 210000 Không cần kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng dầm
4.3.4 Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh:
Bề rộng tính toán của bản cánh: f w of b t 300 8 b 146 mm
Tỉ số bề rộng tính toán và chiều cao bản cánh : of of f f b 146 b E 210000
4.4 Tính toán và kiểm tra tiết diện vai cột:
4.4.1 Chọn tiết diện vai cột:
- Khoảng cách e từ trọng tâm ray đến mép trong cột : v dcc e L b 400 150 250 mm
- Moment uốn và lực cắt tại tiết diện ngàm: max dct
Như đã chọn bên trên: I 550x250x10x12
4.4.2 Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện đã chọn:
- Đặc trưng tiết diện hình học:
A Ix Iy Wx Wy Sx ix iy mm 2 mm 4 mm 4 mm 3 mm 3 mm 3 mm 3 mm
0 198.242 40.961 Bảng 4 4 Đặc trung tiêt diện hình học vai cột
- Kiểm tra điều kiên bền:
55Hình 4 4 Tiết diện vai cột
4.4.3 Kiểm tra ổn định tổng thể:
- Giá trị o f l b giới hạn để không cần kiểm tra ổn định tổng thể của vai cột. o f f f f f f 0
12 12 488 210 o o f f l 500 l b 200 2.5 b Thoả điều kiện ổn định tổng thể.
4.4.4 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản bụng:
Xét tỉ số: w w w h f 476 210 1.51 2.5 t E 10 210000 không cần kiểm tra ổn định 4.4.5 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản cánh:
- Bề rộng tính toán của bản cánh: f w of b t 200 10 b 95 mm
8 0.5 0.5 15.8 t 12 t f 210 Thoả điều kiển ổn định.
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CHI TIẾT LIÊN KẾT
5.1 Liên kết chân cột với ngàm móng:
Nội lực Mmax (kNm) Nmax (kN) Vmax (kN)
- Bề rộng bản đế - được chọn theo kích thướt của cột ( I - 750x300x12x14) lớn hơn chiều rộng cột khoảng 200 (mm)
- Chiều dài bản đế tính theo công thức:
2 bd bd b.loc bd b.loc bd b.loc
Trong đó: b 1.5 - hệ số tăng Rb khi chịu nén cục bộ.
57Hình 5 1 Mô hình chân cột và ngàm móng
Với cặp nội lực 1: M= 432.72 (kNm) và N= 329.51 (kN).
2 400 0.75 17.25 2 400 0.75 17.25 2 400 0.75 17.25 Với cặp nội lực 2: M = 164.3 (kNm) , N= 423.82 (kN).
2 400 0.75 17.25 2 400 0.75 17.25 2 400 0.75 17.25 Chiều dài sơ bộ bản đế chọn theo cấu tạo: bd cd dd 2
L h 2t 2c 750 2 10 2 100 970 mm , với c 2 100 120 mm Trong đó: tdd là bề dày dầm đế: t dd 8 12 mm.
Chọn chiều dài bản đế là L bd 1000 mm
Hình 5 2 Bố trí sườn và bulông liên kết chân cột
Kiểm tra ứng xuất của bê tông dưới bản đế với cặp nội lực 1: M= 432.72 (kNm) và N= 329.51 (kN).
3 6 max 2 2 b,loc bd bd bd bd
3 6 min 2 2 bd bd bd bd
Bề dày bản đế được xác định từ điều kiện chịu uốn của bản đế do ứng suất phản lực trong bê tông móng.
Moment tại ô bản đế thứ i : M i i i a 2
Trong đó: : Hệ số, tra bảng dựa vào tỷ số các cạnh của chúng. i:Ứng suất của phản lực tại ô bản thứ i. ai: Nhịp tính toán của ô bản đế thứ I.
Xét ô bản : Ô 1 ( bản kê 2 cạnh) a1 = 225 mm , b1 = 97 mm
Xét ô bản Ô 2 (bản kê 3 cạnh ) a2 = 244 mm , b2 = 194 mm
Xét ô bản Ô 3 (bản kê 3 cạnh ) a3 = 238 mm , b3 = 194 mm
Nội lực lớn nhất trong bản đế là: M max max M ;M ; M 1 2 3 0.033 kN.m.
Bề dày của bản đế:
Chọn bề dày bản đế: t bd 40 mm.
- Sơ đồ tính của sườn là dầm công xôn, ngàm vào bản bụng cột bằng 2 liên kết hàn
- Chiều dài truyền tải là 194 mm, bề rộng chuyền tải là
- Tải trọng và nội lực tác động vào sườn :
Chọn bề dày sườn là 12 (mm).
6.M 6 35.5 10 h 174 mm t f 12 210 0.9 Chọn h s 200 mm Kiểm tra liên kết đường hàn của sườn vào bản bụng:
- Đường hàn vào bản bụng là đường hàn tay : w f
- Tổng diện tích đường hàn A wf f h f l w 0.7 10 188 2 2632(mm 2 )
- Moment quán tính đường hàn :
- Moment chống uốn đường hàn :
- Ứng suất tổng đường hàn :
- Dầm đế được hàn vào bản cánh của cột , chọn chiều dày dầm đế t dd 12(mm)
- Lực nén truyền vào dầm đế :
- Bề rộng truyền ứng suất từ bản đế vào dầm đế 179(mm)
- Tải trọng và nội lực tác dụng lên dầm đế :
- Kiểm tra ứng suất uốn trong dầm đế :
- Bulông neo đươc neo vào cổ cột hoặc bệ móng BTCT, thường dùng tối thiểu 4 bulông
- Bulông chịu kéo lớn nhất ứng với cặp nội lực : M= 432.72 (kNm) và N= 329.51 (kN).
- Chọn kích thướt từ bản mép bản đế đến bulông là 70 (mm), khoảng cách giữa 2 bulông là
Hình 5 3 Bố trí bulong neo
- Ta tính toán được các kích thướt : c 566 mm ,c / 3 189 mm ,a 312 mm , y 652 mm
- Tổng lực kéo trong các thân bulông neo ở chân cột:
- Chọn bulông neo 09Mn2Si từ 33(mm) đến 60 (mm) f ba 185(Mpa)
- Diện tích cần thiết của bulông neo:
5.1.6 Tính liên kết hàn chân cột vào bản đế:
- Nội lực tính toán đường hàn: max tu tu
- Chọn liên kết hàn sườn vào bản bụng là đường hàn tay:
- Tổng chiều dài đường hàn : l wf 288 2 144 4 722 2 2566(mm)
- Diện tích đường hàn A wf f h f l w 0.7 12 2566 21554.4(mm 2 )
- Moment quán tính đường hàn
- Moment chống uốn đường hàn:
2 2 6 2 3 2 wf wf wf wf wf c
5.2 Liên kết vì kèo vào cột:
5.2.1 Nội lực tính toán và khả năng chịu kéo của bulông:
Nội lực Mmax Mmin Vmax Nmax
- Giả thuyết tâm quay là hàng bulông ngoài cùng, bỏ qua các bulông ở vùng chịu nén ta tính được các giá trị h t0 (mm) ; h U5 (mm).1 2
63 Hình 5 4 Mô hình liên kết nách kèo
Hình 5 5 Bố trí bulông liên kết nách kèo
- Chọn bulông đường kính 24 cấp độ bền 8.8 có A= 4.52 (cm ) và A 2 bn= 3.52 (cm 2 ).
- Lực kéo bulông lớn nhất ở hàng ngoài cùng :
- Khả năng chịu kéo của bulông:
5.2.2 Khả năng chịu cắt của bulông:
- Lực cắt tác dụng trên 1 bulông: max 219.09
- Khả năng chịu cắt của bulông:
5.2.3 Xác định chiều dày bản bích:
- Lực kéo của bulông hàng bulông tiếp theo hàng bulông ngoài cùng:
N N h kN h tbmax 3 bb1 bb g N 160 2 109.66 10 t 1.1 1.1 14.8 mm
- Chọn chiều dày bản bích tbb= 20 (mm)
5.2.4 Kiểm tra liên kết hàng giữa bản bích – cột – vì kèo:
- Chọn liên kết hàn sườn vào bảng bụng cột là đường hàn tay: hf = 10(mm) ; f 0.7
- Tổng chiều dài đường hàn lw 290 2 144 4 722 2 2600(mm)
- Diện tích đường hàn: A wf f h f l w 0.7 10 2600 18200 mm 2
- Moment quán tính đường hàn:
- Mođun chống uốn đường hàn:
- Ứng suất tổng đường hàn:
2 2 6 3 2 3 2 wf wf wf wf wf c
65Hình 5 6 Mô hình liên kết đỉnh kèo
5.3.1 Nội lực tính toán và khả năng chịu kéo của bulông:
Nội lực Mmax Mmin Vmax Nmax
Giả thuyết tâm quay nằm ở hàng buông ngoài cùng , lực kéo lớn nhất ở hàng là
- Chon bulông đường kính 18 có A= 2.54 (cm 2 ) ; Abn = 1.92 (cm 2 ).
- Khả năng chịu kéo của bulông
5.3.2 Khả năng chịu cắt của bulông :
- Lực cắt tác dụng trên 1 bulông: max 14.16 1.77 kN) vb 8
- Khả năng chịu cắt của bulông:
Hình 5 7 Bố trí bulông liên kết đỉnh kèo
5.3.3 Xác định chiều dày bản bích:
- Lực kéo trong bulông hàng còn lại:
Chọn chiều dày bản bích là t bb 20 mm
5.3.4 Kiểm tra liên kêt đường hàn bản bích và kèo:
- Chọn liên kết hàn sườn vào bảng bụng cột là đường hàn tay: hf = 6(mm) ; f 0.7
- Tổng chiều dài đường hàn lw 290 2 146 4 380 2 1924(mm)
- Diện tích đường hàn: A wf f h f l w 0.7 6 1924 8080.8 mm 2
- Moment quán tính đường hàn:
- Mođun chống uốn đường hàn:
- Ứng suất tổng đường hàn:
2 2 6 3 2 3 2 wf wf wf wf wf c
Vậy liên kết hàn đủ bền.
TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA TIẾT DIỆN
Kiểm tra tiết diện nách kèo
4.2.1 Nội lực và tiết diện:
Nội lực Mmax Mmin Vmax Nmax
Hình 4 2 Tiết diện xà mái 49
A Ix Iy Wx Wy Sx ix iy Loy mm 2 mm 4 mm 4 mm 3 mm 3 mm 3 mm 3 mm mm
Bảng 4 2 Đặc trưng tiết diện hình học xà mái 4.2.2 Kiểm tra điều kiện bền:
V (kN) 26.22 Độ lệch tâm tương đối:
W 21.29 2174248.9 cần kiểm tra bền. Độ bền chịu kéo, nén:
I t 343454667 8 Ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng:
V (kN) -54.7718 Độ lệch tâm tương đối:
W 55.96 2174248.9 Không cần kiểm tra bền.
4.2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể:
10 10 590 210 o o f f l 1500 l b 300 5 b Thoả điều kiện ổn định tổng thể.
4.2.4 Kiểm tra ổn định cục bộ bảng bụng:
2.3 2.5 t E 8 210000 Không cần kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng dầm
4.2.5 Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh:
Bề rộng tính toán của bản cánh: f w of b t 300 8 b 146 mm
Tỉ số bề rộng tính toán và chiều cao bản cánh : of of f f b 146 b E 210000
Kiểm tra tiết diện đỉnh kèo
4.3.1 Nội lực và tiết diên:
Nội lực Mmax Mmin Vmax Nmax
A Ix Iy Wx Wy Sx ix iy Loy mm 2 mm 4 mm 4 mm 3 mm 3 mm 3 mm 3 mm mm
Bảng 4 3 Đặc trưng tiết diện hình học đỉnh xà mái Xét trường hợp 1:
V (kN) 2.59 Độ lệch tâm tương đối:
W 30.19 1323906.67 Cần kiểm tra bền. Độ bền chịu kéo, nén:
Hình 4 3 Tiết diện đỉnh xà mái Độ bền chịu cắt:
I t 264781333 8 Ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng:
V (kN) 6.09 Độ lệch tâm tương đối:
W 7.9 1323906.67 cần kiểm tra bền. Độ bền chịu kéo, nén:
I t 264781333 8 Ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng:
Thỏa 4.3.2 Kiểm tra ổn định tổng thể:
53 o o f f l 1500 l b 300 5 b Thoả điều kiện ổn định tổng thể.
4.3.3 Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng:
Xét tỉ số: w w w h f 380 230 1.57 2.5 t E 8 210000 Không cần kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng dầm
4.3.4 Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh:
Bề rộng tính toán của bản cánh: f w of b t 300 8 b 146 mm
Tỉ số bề rộng tính toán và chiều cao bản cánh : of of f f b 146 b E 210000
Tính toán và kiểm tra tiết diện vai cột
4.4.1 Chọn tiết diện vai cột:
- Khoảng cách e từ trọng tâm ray đến mép trong cột : v dcc e L b 400 150 250 mm
- Moment uốn và lực cắt tại tiết diện ngàm: max dct
Như đã chọn bên trên: I 550x250x10x12
4.4.2 Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện đã chọn:
- Đặc trưng tiết diện hình học:
A Ix Iy Wx Wy Sx ix iy mm 2 mm 4 mm 4 mm 3 mm 3 mm 3 mm 3 mm
0 198.242 40.961 Bảng 4 4 Đặc trung tiêt diện hình học vai cột
- Kiểm tra điều kiên bền:
55Hình 4 4 Tiết diện vai cột
4.4.3 Kiểm tra ổn định tổng thể:
- Giá trị o f l b giới hạn để không cần kiểm tra ổn định tổng thể của vai cột. o f f f f f f 0
12 12 488 210 o o f f l 500 l b 200 2.5 b Thoả điều kiện ổn định tổng thể.
4.4.4 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản bụng:
Xét tỉ số: w w w h f 476 210 1.51 2.5 t E 10 210000 không cần kiểm tra ổn định 4.4.5 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản cánh:
- Bề rộng tính toán của bản cánh: f w of b t 200 10 b 95 mm
8 0.5 0.5 15.8 t 12 t f 210 Thoả điều kiển ổn định.
TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CHI TIẾT LIÊN KẾT
Liên kết chân cột với ngàm móng
Nội lực Mmax (kNm) Nmax (kN) Vmax (kN)
- Bề rộng bản đế - được chọn theo kích thướt của cột ( I - 750x300x12x14) lớn hơn chiều rộng cột khoảng 200 (mm)
- Chiều dài bản đế tính theo công thức:
2 bd bd b.loc bd b.loc bd b.loc
Trong đó: b 1.5 - hệ số tăng Rb khi chịu nén cục bộ.
57Hình 5 1 Mô hình chân cột và ngàm móng
Với cặp nội lực 1: M= 432.72 (kNm) và N= 329.51 (kN).
2 400 0.75 17.25 2 400 0.75 17.25 2 400 0.75 17.25 Với cặp nội lực 2: M = 164.3 (kNm) , N= 423.82 (kN).
2 400 0.75 17.25 2 400 0.75 17.25 2 400 0.75 17.25 Chiều dài sơ bộ bản đế chọn theo cấu tạo: bd cd dd 2
L h 2t 2c 750 2 10 2 100 970 mm , với c 2 100 120 mm Trong đó: tdd là bề dày dầm đế: t dd 8 12 mm.
Chọn chiều dài bản đế là L bd 1000 mm
Hình 5 2 Bố trí sườn và bulông liên kết chân cột
Kiểm tra ứng xuất của bê tông dưới bản đế với cặp nội lực 1: M= 432.72 (kNm) và N= 329.51 (kN).
3 6 max 2 2 b,loc bd bd bd bd
3 6 min 2 2 bd bd bd bd
Bề dày bản đế được xác định từ điều kiện chịu uốn của bản đế do ứng suất phản lực trong bê tông móng.
Moment tại ô bản đế thứ i : M i i i a 2
Trong đó: : Hệ số, tra bảng dựa vào tỷ số các cạnh của chúng. i:Ứng suất của phản lực tại ô bản thứ i. ai: Nhịp tính toán của ô bản đế thứ I.
Xét ô bản : Ô 1 ( bản kê 2 cạnh) a1 = 225 mm , b1 = 97 mm
Xét ô bản Ô 2 (bản kê 3 cạnh ) a2 = 244 mm , b2 = 194 mm
Xét ô bản Ô 3 (bản kê 3 cạnh ) a3 = 238 mm , b3 = 194 mm
Nội lực lớn nhất trong bản đế là: M max max M ;M ; M 1 2 3 0.033 kN.m.
Bề dày của bản đế:
Chọn bề dày bản đế: t bd 40 mm.
- Sơ đồ tính của sườn là dầm công xôn, ngàm vào bản bụng cột bằng 2 liên kết hàn
- Chiều dài truyền tải là 194 mm, bề rộng chuyền tải là
- Tải trọng và nội lực tác động vào sườn :
Chọn bề dày sườn là 12 (mm).
6.M 6 35.5 10 h 174 mm t f 12 210 0.9 Chọn h s 200 mm Kiểm tra liên kết đường hàn của sườn vào bản bụng:
- Đường hàn vào bản bụng là đường hàn tay : w f
- Tổng diện tích đường hàn A wf f h f l w 0.7 10 188 2 2632(mm 2 )
- Moment quán tính đường hàn :
- Moment chống uốn đường hàn :
- Ứng suất tổng đường hàn :
- Dầm đế được hàn vào bản cánh của cột , chọn chiều dày dầm đế t dd 12(mm)
- Lực nén truyền vào dầm đế :
- Bề rộng truyền ứng suất từ bản đế vào dầm đế 179(mm)
- Tải trọng và nội lực tác dụng lên dầm đế :
- Kiểm tra ứng suất uốn trong dầm đế :
- Bulông neo đươc neo vào cổ cột hoặc bệ móng BTCT, thường dùng tối thiểu 4 bulông
- Bulông chịu kéo lớn nhất ứng với cặp nội lực : M= 432.72 (kNm) và N= 329.51 (kN).
- Chọn kích thướt từ bản mép bản đế đến bulông là 70 (mm), khoảng cách giữa 2 bulông là
Hình 5 3 Bố trí bulong neo
- Ta tính toán được các kích thướt : c 566 mm ,c / 3 189 mm ,a 312 mm , y 652 mm
- Tổng lực kéo trong các thân bulông neo ở chân cột:
- Chọn bulông neo 09Mn2Si từ 33(mm) đến 60 (mm) f ba 185(Mpa)
- Diện tích cần thiết của bulông neo:
5.1.6 Tính liên kết hàn chân cột vào bản đế:
- Nội lực tính toán đường hàn: max tu tu
- Chọn liên kết hàn sườn vào bản bụng là đường hàn tay:
- Tổng chiều dài đường hàn : l wf 288 2 144 4 722 2 2566(mm)
- Diện tích đường hàn A wf f h f l w 0.7 12 2566 21554.4(mm 2 )
- Moment quán tính đường hàn
- Moment chống uốn đường hàn:
2 2 6 2 3 2 wf wf wf wf wf c
Liên kết vì kèo vào cột
5.2.1 Nội lực tính toán và khả năng chịu kéo của bulông:
Nội lực Mmax Mmin Vmax Nmax
- Giả thuyết tâm quay là hàng bulông ngoài cùng, bỏ qua các bulông ở vùng chịu nén ta tính được các giá trị h t0 (mm) ; h U5 (mm).1 2
63 Hình 5 4 Mô hình liên kết nách kèo
Hình 5 5 Bố trí bulông liên kết nách kèo
- Chọn bulông đường kính 24 cấp độ bền 8.8 có A= 4.52 (cm ) và A 2 bn= 3.52 (cm 2 ).
- Lực kéo bulông lớn nhất ở hàng ngoài cùng :
- Khả năng chịu kéo của bulông:
5.2.2 Khả năng chịu cắt của bulông:
- Lực cắt tác dụng trên 1 bulông: max 219.09
- Khả năng chịu cắt của bulông:
5.2.3 Xác định chiều dày bản bích:
- Lực kéo của bulông hàng bulông tiếp theo hàng bulông ngoài cùng:
N N h kN h tbmax 3 bb1 bb g N 160 2 109.66 10 t 1.1 1.1 14.8 mm
- Chọn chiều dày bản bích tbb= 20 (mm)
5.2.4 Kiểm tra liên kết hàng giữa bản bích – cột – vì kèo:
- Chọn liên kết hàn sườn vào bảng bụng cột là đường hàn tay: hf = 10(mm) ; f 0.7
- Tổng chiều dài đường hàn lw 290 2 144 4 722 2 2600(mm)
- Diện tích đường hàn: A wf f h f l w 0.7 10 2600 18200 mm 2
- Moment quán tính đường hàn:
- Mođun chống uốn đường hàn:
- Ứng suất tổng đường hàn:
2 2 6 3 2 3 2 wf wf wf wf wf c
Liên kết đỉnh kèo
65Hình 5 6 Mô hình liên kết đỉnh kèo
5.3.1 Nội lực tính toán và khả năng chịu kéo của bulông:
Nội lực Mmax Mmin Vmax Nmax
Giả thuyết tâm quay nằm ở hàng buông ngoài cùng , lực kéo lớn nhất ở hàng là
- Chon bulông đường kính 18 có A= 2.54 (cm 2 ) ; Abn = 1.92 (cm 2 ).
- Khả năng chịu kéo của bulông
5.3.2 Khả năng chịu cắt của bulông :
- Lực cắt tác dụng trên 1 bulông: max 14.16 1.77 kN) vb 8
- Khả năng chịu cắt của bulông:
Hình 5 7 Bố trí bulông liên kết đỉnh kèo
5.3.3 Xác định chiều dày bản bích:
- Lực kéo trong bulông hàng còn lại:
Chọn chiều dày bản bích là t bb 20 mm
5.3.4 Kiểm tra liên kêt đường hàn bản bích và kèo:
- Chọn liên kết hàn sườn vào bảng bụng cột là đường hàn tay: hf = 6(mm) ; f 0.7
- Tổng chiều dài đường hàn lw 290 2 146 4 380 2 1924(mm)
- Diện tích đường hàn: A wf f h f l w 0.7 6 1924 8080.8 mm 2
- Moment quán tính đường hàn:
- Mođun chống uốn đường hàn:
- Ứng suất tổng đường hàn:
2 2 6 3 2 3 2 wf wf wf wf wf c
Vậy liên kết hàn đủ bền.