Đồ án thép nhà công nghiệp

II-Xác định tải trọng và nội lực: II.1-Tải trọng tác dụng lên dàn : Ta qui về các lực tập trung đặt tại mắt dàn chính.Ta có giá trị các lực đã tính toán ở phần 1 khi tính toán khung ngan

Trang 1

Phần 3 :Thiết kế dàn máiI-Sơ đồ và các kích thớc chính của dàn kèo:

Ta đã chọn dàn ở phần I,vì trên mắt gối tựa ở vào phần mép trong của cột trên nên nhịptính toán thực tế của dàn là : Lo = L - ht = 24 - 0,5 = 23,5m

Khoảng cách các mắt chính của dàn ở khoảng đầu tiên là 2,75m còn lại là 3m, ở bên ngoài

là lợp panen ta chia nhỏ bằng các thanh bụng phụ thành các mắt có khoảng cách 1,5 m(mắt đầutiên là 1,25m)

Cửa trời nh đã chọn rộng 6m cao 3m

II-Xác định tải trọng và nội lực:

II.1-Tải trọng tác dụng lên dàn : Ta qui về các lực tập trung đặt tại mắt dàn chính.Ta có giá

trị các lực đã tính toán ở phần 1 khi tính toán khung ngang:

1 - Lực tập trung tác dụng lên mắt dàn của tĩnh tải

2- Hoạt tải sửa chữa mái : Đợc tập trung trên nửa trái hoặc nửa phải hoặc trên cả dàn Giá trị

của nó tác dụng lên nút dàn đợc xác định ở phần I nh sau :

Trang 2

W4’ = 1,2x65x(-0,6)x1,1515x6x3 = -970daN

4-Mô men đầu dàn :do dàn có liên kêt cứng với cột nên có mô men uốn tại gối tựa, mô men

này chính là mô men tại tiết diện B của cột khung(tính toán ở phần I) Một cách gần đúng ngời

ta chọn những cặp mô men đầu dàn sau: M tr

II.3-Nội lực tính toán các thanh dàn:

Ta xác định nội lực các thanh dàn bằng phơng pháp giản đồ CREMONA

Với tĩnh tải ta chỉ cần vẽ cho 1 nửa dàn với nửa còn lại ta lấy đối xứng

Với trờng hợp hoạt tải tác dụng lên 1/2 dàn thì ta phải vẽ riêng lấy đối xứng với trờng hợpchất tải phía bên kia Để có giá trị cho cả dàn ta cộng giá trị ứng với 2 nửa dàn

Với mô men đầu dàn ta sẽ vẽ cho từng trờng hợp mô men M=1daNm, sau đó nhân lên vớigiá trị của Mtr

min= -37.480daNm(có dấu âm).Từ đó ta suy ra với trờng hợp mô men ở nửa phảicủa dàn

II.4-Tổ hợp nội lực:

Nội lực tính toán của các thanh dàn đợc lấy ở các cột tổ hợp nội lực Ta tiến hành tổ hợpbằng cách cộng những trị số có dấu thích hợp do các tải trọng tạm thời với trị số do tải trọng th-ờng xuyên ở mỗi dòng để đợc giá trị lớn nhất về kéo và nén và đợc ghi vào bảng tổ hợp nộilực.Trong các tổ hợp thì tĩnh tải luôn luôn phải có Còn các hoạt tải thì tuỳ các hoạt tải mà talấy thêm vào hay không(cột 1 hay cột 0,9).Các tổ hợp ta có đánh số ô tiến hành tổ hợp để dễtheo dõi nh ghi trong bảng

Giản đồ Crêmôna do tĩnh tải

Trang 3

Đồ giải Crêmôna với M = 1daN.m

Đặt ở đầu trái VA=VB = 1/L = 1/23,5 = 0,0426 daN

H = 1/ho =1/2,2 = 0,4545daN Nội lực các thanh do M = 1daN.m gây nên

Giản đồ Crêmôna do dàn phân nhỏ trái

Trang 4

III-Xác định tiết diện thanh dàn:

Chọn tiết diện thanh cần tuân theo nguyên tắc tiết diện đã chọn nhỏ nhất là L50x5, nênchọn không quá 6-8 loại thép

theo nội lực tính toán lớn nhất của thanh xiên đầu dàn X1 = 63.165daN(chọn theo bảng 4-4 giáotrình thiết kế KC thép nhà CN)

Chiều dài thanh theo các phơng x, y đợc xác định nh sau :

III.1 Tính toán thanh cánh trên :

Do dàn có nhịp L= 24m nên thanh cánh không thay đổi tiết diện Nội lực lớn nhất là :92.211daN thuộc T4 đây cũng là thanh có chiều dài tính toán lớn nhất vì trong phạm vi cửa trờikhông có thanh bụng chia nhỏ và không có tấm mái

- Chiều dài tính toán của thanh T4:

30113011

Trang 5

l1 : khoảng cách giữa 2 điểm cố kết không cho cánh dàn dịch chuyển ra ngoài mặt phaẻngdàn Với thanh T4 l1 là khoảng cách từ vị trí chân cửa trời đến thanh chống nóc ở đỉnh dàn l1 =300cm.

Ta giả thiết λ = 80→tra bảng phụ lục II.1 ta có ϕ=0,722

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NT4/ϕRγ = 92.211/(0,722x2250x1) = 56,76cm2

với [λ]=120 tra bảng I.5 phụ lục 1 sách thiết kế kết cấu thép

- Bán kính quán tính yêu cầu : ryc

λx = lx/rx = 301,1/5,11 = 58,92

λy = ly/ry = 292,64/4,16 = 70,35

λmax = 70,35 < [λ] = 120→tra bảng ta có ϕmin = 0,782

σ = N/ϕminA = 92.211/0,782x60 =1.965,28daN/cm2< γR=2250daN/cm2

Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu

III.2 Tính toán thanh cánh dới :

Cánh dới cũng chỉ làm 1 loại tiết diện xác định theo nội lực lớn nhất D2 = 92.966daN

- Chiều dài tính toán của thanh cánh dới:

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = 6m

+ Ngoài mặt phẳng dàn : ly = 12m vì ở mắt giữa dàn có thanh chống suốt dọc nhà

36

6' 6

Trang 6

Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu.

III.3 Tính toán thanh xiên đầu dàn X1:

- Chiều dài tính toán của thanh xiên đầu dàn :

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = a = 200,3cm

+ Ngoài mặt phẳng dàn : ly = l = 367,3cm

- Lực tính toán : NX1 = -63.165daN

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NX1/ϕRγ = 63.165/(0,722x2250x1) = 38,88cm2

Trang 7

γR=2250daN/cm2.Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu.

III.3 Tính toán thanh xiên X2:

- Chiều dài tính toán của thanh xiên :

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = lx0,5 = 420,4x0,5 = 210,2cm

- Lực tính toán : NX3 = -15.659daN

38

Trang 8

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NX3/ϕRγ = 15.659/(0,722x2250x1) = 9,64cm2

= 1.701 daN/cm2< γR=2250daN/cm2 Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = lx0,8 = 420,4x0,8 = 336,32cm

- Lực tính toán : NX4 = -4.232daN & NX4 = 1.418daN

Ta thấy thanh X4 chịu cả kéo và nén nhng giá trị nén lớn hơn nhiều so với chịu kéo vậy ta chỉcần tính toán cho điều kiện chịu nén

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NX3/ϕRγ = 4.232/(0,722x2250x1) = 2,61 cm2

x= lx/[λ ] = 336,32/120 = 2,80 cm

ryc

y = ly/[λ] = 420,4/120 = 3,50 cm

39

Trang 9

X4

= 307,84 daN/cm2< γR=2250daN/cm2 Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu

III.6 Tính toán các thanh Đứng Đ1, Đ2, Đ3 :

Các thanh đứng có giá trị nội lực

tơng đối nhỏ ta chỉ tính toán đối

với thanh có giá trị nội lực lớn

nhất là Đ2 có giá trị nội lực N =

-10.105daN Sau đó các thanh

còn lại lấy giá trị kích thớc

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NĐ2/ϕRγ = 10.105/(0,722x2250x1) = 6,22 cm2

Trang 10

Q2 = 10.940daN

Kiểm tra ứng suất

λx = lx/rx = 215,12/2,77 = 77,66

λy = ly/ry = 268,9/4,21 = 63,87

λmax = 77,66 < [λ] = 120→tra bảng ta có ϕmin = 0,734

σ = N/ϕminA = 10.105/(0,734x24,6) = 559,64 daN/cm2< γR = 2250daN/cm2

Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu

IV-Tính toán chi tiết dàn:

βt Rgt=1.1650=1650daN/cm2 => ((β.R)min=βh Rgh= 1260daN/cm2

Các thanh dàn liên kết vào bản mã bằng các đờng hàn góc ở sống và ở mép Đờng hàn góc liênkết các thanh vào bản mã phải đảm bảo yêu cầu cấu tạo :

hhmin<= hh <= 1,2δminδmin là chiều dày của thép mỏng nhất

k: Hệ số phân phối lực dọc của thép góc cho

đ-ờng hàn sống, theo bảng 4.6 có k=0,75 với

thép góc không đều cạnh

Ta chọn chiều cao đờng hàn sống là hhs = 12mm

41

Trang 11

Ta chọn chiều cao đờng hàn mép là hhm = 8mm

Hệ số điều kiện làm việc là γ = 1

Chiều dài của đờng hàn sống là:

Trang 12

lhs=Ns/(γ.hhs.(β.R)min) + 1 = 22.501/(1x1x1260) + 1 = 18,86 cm

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng hàn thoả mãn chọn đờng hàn sống :

hs.ls = 10x190 = 1.900mm2

43

Trang 13

Chiều dài của đờng hàn mép là:

Trang 14

lhs=Ns/(γ.hhs.(β.R)min) + 1 = 1.481 /(1x0,6x1260) + 1 = 2,96 cm

45

Trang 15

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng hàn thoả mãn điều kiện chiều dài đờng hàn tối thiểu chọn

Trang 16

D1 = 48.877daN D2 = 92.966 daN

X2 = 45.980 daN

aN Đ2 = 10.105daN

Ta tính đờng hàn cho thanh cánh dới với lực

tính toán là hiệu số nội lực giữa 2 lực tính toán

lhs=Ns/(γ.hhs.(β.R)min) + 1 = 15.636/(1x1x1260) + 1 = 13,41 cm

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng hàn thoả mãn chọn đờng hàn sống :

47

Trang 17

IV.2 Tính mắt 6 ở vị trí đỉnh dàn(Nút nối ở hiện trờng) :

Mắt 6 là vị trí nút nối dàn ở hiện trờng để ghép 2

nửa dàn lại bản mã đợc chia đôi cho mỗi nửa

dàn sau đó đợc ghép lại nhờ 2 bản nối, thanh

cánh đợc phủ bằng bản ghép gẫy khúc, dùng 2

s-ờn đứng gia có cho bản ghép và bản nối, đồng

thời để liên kết các thnah chống nóc dàn

Nội lực tính toán:

Q5=P5+G5 = 9.185+1.755 = 10.940daN

Nội lực của thanh cánh T4 = -92.211daN, tính

mối nối lấy bằng

Nq = 1,2xT4 = 1,2x92.211 = -110.654daN Nội lực này truyền qua tiết diện qui ớc gồm bảnghép và bản mã có chiều cao bằng 2 lần thép góc đứng

Chọn δbg = 1,2cm

=>Diện tích quy ớc : FQƯ = 23,4x1,2 + 2x16x1,4 = 72,88cm2

ứng suất trên tiết diện quy ớc : σq = Nq/Fq = 110.654/72,88 =1.518,30daN/cm2

Nội lực quy ớc truyền qua bản ghép :Ngh = Fghxσq = 28,08 x1.518,30 = 42.634daN

- Đờng hàn liên kết bản ghép với bản thép góc cánh :

- Chọn đờng hàn có hh = 8mm

=> Σ lh = Ngh/(γ.hhm.(β.R)min) + 4 = 42.634/(1x0,8x1260) + 4 = 46,30cmDùng 2 đờng hàn : 16cm và 8cm =>Σ lh = 2x(16+8) = 48cm

- Liên kết thép góc cánh với bản mã đợc tính theo phần nội lực quy ớc còn lại :

Nm = Nq - Ngh = 110.654 - 42.634 = 68.020daN > 0,5Nq

=> Σ lh = Nm/(γ.hhm.(β.R)min) + 4 = 68.020/(1x0,8x1260) + 4 = 71,48cm

nhau nhờ bản nối tính chịu lực Nbn với hh = 10mm

=>lh = 68.020xcosα/(1x2x1x1260) + 2

= 68.020x0,9965/(1x2x1x1260) + 2 = 28,90cm

48

Trang 18

X4 = 4 23

Dùng đờng hàn 10x300 dài bằng kích thớc cấu tạo của bản nối

- Tính liên kết thanh đứng vào bản mã :

Với thanh đứng Đ3 = 3.547daN

Nm = Đ3/2 = 3.547/2 = 1.773,5 daN

Chiều dài của đờng hàn mép là:

Là mắt khuếch đại bằng cách thực hiện tại hiện

tr-ờng, ta dùng giải pháp cấu tạo nh mắt ở đỉnh dàn

- Lực tính toán ở mối nối D2 = 92.966daN

Chọn bản ghép cánh dới có tiết diện:

bghxδ gh= (12,5x2 + 1,4 + 4)x1 = 30,4x1 = 30,4cm2

=>Diện tích quy ớc :

FQƯ = 30,4x1 + 2x12,5x1,4 = 65,40 cm2

ứng suất trên tiết diện quy ớc : σq = Nq/Fq =1,2x92.966/65,40 = 1.706 daN/cm2

Nội lực quy ớc truyền qua bản ghép :Ngh = Fghxσq = 30,4x1.706 = 51.862 daN

Dùng đờng hàn này để tính đờng hàn liên kết bản ghép với bản thép góc cánh :

ờng hàn liên kết bản ghép với bản thép góc cánh :

=> Σ lh = Ngh/(γ.hhm.(β.R)min) + 4 = 51.862/(1x0,8x1260) + 4 = 55,45 cmDùng 2 đờng hàn : 12cm và 16cm =>Σ lh = 2x(12+16) = 56cm

Liên kết thép góc cánh với bản mã đợc tính theo phần nội lực quy ớc còn lại :

Trang 19

X1 =

63.165daN

D1 = 48.877daN H1 = 17.036 daN

Đối với các thanh xiên X4, thanh đứng Đ3 có chiều cao và chiều dài nh tính toán ở các phầntrên

IV.4 Tính mắt 8 (mắt liên kết giữa dàn và cột):

Dàn liên kết cứng với cột bằng 2 nút dới và trên ở đầu dàn

Trang 20

- Tính đờng hàn liên kết thanh xiên X 1 =-63.165daN vào mắt :

Liên kết này đã tính với mắt trung gian thanh cánh giữa T1 và T2

-Bề dày của bản sờn xác định theo điều kiện:

δs ≥ R A /(b s xR emd )

δs :bề dày của sờn gối 2

RA: phản lực đứng của gối tựa của dàn

bs:Bề rộng của sờn gối chọn bs=230mm;

Rem :Cờng độ ép mặt tỳ đầu của sờn gối 2 và gối đỡ 3 = 3.500daN/cm2

=>δs ≥ 44.443/(23x3.500) = 0,55cm

Vậy ta chọn bản sờn có tiết diện 23x2cm

Kiểm tra ổn định cục bộ của sờn gối:

bs/δs = 23/2 = 11,5 < 0,44(E/R)1/2=0,44(2,1.106/2100)1/2=13,92

- Hai đờng hàn liên kết bản mã vào bản sờn : chịu phản lực RA và lực H1 do mô men đầudàn gây ra đồng thời chịu mô men lệch tâm do chịu lực nén H1 gây ra và có trị số:

Me = H1.eVới e: là khoảng cách từ lực H1 đến giữa chiều dài đờng hàn bản mã và sờn gối

Ta có: RA = 44.443daN; Hmax = 17.036daN

Chọn lh = 53 – 1 = 52cm; ta có e = 52/2 – 15 – 3,4 = 7,60 cm

=> Me = 17.036x0,076 = 1.295 daN/m

Bề cao tiết diện đờng hàn tính theo điều kiện chịu lực là :

hh ≥ ([Hmax2.(1+6e/lh)2+RA2]0,5/(2.lh.(β.Rg)min) ([17.0362.(1 + 6x7,6/52)2 + 44.4432]0,5/(2x52x1.260) = 0,42 cm Vậy ta lấy chiều cao đờng hàn là hh=8mm thoả mãn các yêu cầu cấu tạo về đờng hàn

- Do lực đầu dàn là lực nén nên bu lông chỉ cần đặt theo cấu tạo Ta bố trí 8 bu lông

D20 với các khoảng cách dbl = 12cm

- Tính toán gối đỡ: Gối đỡ đã có các đờng hàn liên kết với cột chịu lực1,5RA Giả thiết tahàn bằng 2 đờng hàn ở 2 bên mép cuả gối đỡ

Trang 21

Vậy ta chọn gối đỡ là 1 thép tấm có các kích thớc 300x400x30mm Thoả mãn các diều kiện vềcấu tạo và chịu lực.

b-Nút trên :

- Là mắt trên tính tơng tự nh mắt dới Cấu tạo bao gồm bản mã và bản sờn Thanh liên kếtvới bản mã tính bằng nội lực của thanh :

- Tính đờng hàn liên kết thanh cánh trên T1 = 14.190daN:

Do nội lực thanh cánh trên T1 nhỏ nên ta lấy chiều dài và chiều cao đờng hàn theo cấu tạo

- Thanh xiên dàn phân nhỏ có lực kéo nhỏ đợc liên kết bằng các đờng hàn ở sống 50x4 và

ở mép là 40x4mm

- Chọn chiều dày của bản sờn là 30mm.

- Tính đờng hàn liên kết bản mã vào bản sờn:

Đờng hàn này chịu 1 lực là H1 và Mlt = H1.e và Rnp = P1 + G1 = 731,3+3.827,2 = 4.559daN.Với e: là khoảng cách từ lực H1 đến giữa chiều dài đờng hàn bản mã và sờn gối

Ta có: Hmax = H1 = 17.036daN

Chọn lh = 28 – 1 = 27cm; ta có e = 27/2 – 10 = 3,50 cm

=> Me = 17.036x0,035 = 596daNm

Bề cao tiết diện đờng hàn tính theo điều kiện chịu lực là :

hh ≥ ([Hmax2.(1+6e/lh)2+Rnp2]0,5/(2.lh.(β.Rg)min) ([17.0362.(1 + 6x3,5/27)2 + 4.5592]0,5/(2x27x1.260) = 0,45 cm Vậy ta lấy chiều cao đờng hàn là hh = 8mm thoả mãn các yêu cầu cấu tạo về đờng hàn

- Tính bề dày sờn gối:

δs ≥ R A /(b s xR emd )

δs :bề dày của sờn gối 2

RA: phản lực đứng của gối tựa của dàn

bs:Bề rộng của sờn gối chọn bs=230mm;

Rem :Cờng độ ép mặt tỳ đầu của sờn gối 2 và gối đỡ 3 = 3.500daN/cm2

Trang 22

Kiểm tra ổn định cục bộ của sờn gối :

bs/δs=23/2=11,5<0,44(E/R)1/2=0,44(2,1.106/2100)1/2 = 13,92

- Tính toán bu lông liên kêt bản sờn :

Bản sờn đợc liên kết với cột trên bằng 6 bu lông D20

Chọn đợc bu lông có đờng kính 20mm => Abl = 3,14*1*1 = 3,14cm2 > Ath Vậy thoả mãn các

điều kiện về cấu tạo Các bu lông còn chịu cắt và chịu ép mặt do lực Rpn là phản lực của dànphân nhỏ, lực này nhỏ so với khả năng chịu lực của bu lông nên ta không cần tính toán

53

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	892 KB