Đồ án kết cấu thép thiết kế kết cấu 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 toánkhung ngang

Trang 1

I-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 trongcủa cột trên nên nhịp tính 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 thànhcác mắt có khoảng cách 1,5 m(mắt đầu tiên là 1,25m)

Cửa trời nh đã chọn rộng 6m cao 3m

Cấu tạo thanh dàn bằng thép hình BCT3K2 có cờng

độ.R=2250kg/cm2=2250daN/cm2

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 toánkhung 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 nhsau :

P1= P.d/2=585.1,25 = 731,3daN

P2= d.P= 3.585 =1755daN

P3= d.P= 3.585 =1755daN

P4= d.P= 3.585 =1755daN

Trang 2

P5= d.P= 3.585 =1755daN

3- Tải trong gió : Tải trọng gió tác dụng lên vì kèo là lực tập trung Wi thờng

đặt ở nút dàn theo tính toán ở phần I khi đó : W i = n.q 0 C 1 k.B.a i

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(tínhtoán ở phần I) Một cách gần đúng ngời ta chọn những cặp mô men đầu

II.3-Nội lực tính toán các thanh dàn:

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

Trang 3

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 đốixứng với trờng hợp chất tải phía bên kia Để có giá trị cho cả dàn ta cộng giátrị 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 với giá trị của Mtr

min= -37.480daNm(có dấu âm).Từ đó ta suy

ra với trờng hợp mô men ở nửa phải của dàn

II.4-Tổ hợp nội lực:

Nội lực tính toán của các thanh dàn đợc lấy ở các cột tổ hợp nội lực Tatiến hành tổ hợp bằng cách cộng những trị số có dấu thích hợp do các tảitrọng tạm thời với trị số do tải trọng thờng xuyên ở mỗi dòng để đợc giá trịlớn nhất về kéo và nén và đợc ghi vào bảng tổ hợp nội lực.Trong các tổ hợpthì 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 tiếnhành tổ hợp để dễ theo dõi nh ghi trong bảng

Giản đồ Crêmôna do tĩnh tải

Trang 4

Giản đồ Crêmôna do hoạt tải

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 gâynên

Giản đồ Crêmôna do dàn phân nhỏ trái

Trang 5

III-Xác định tiết diện thanh dàn:

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

Ta chọn bản mã chung cho cả dàn và có bề dày bm=14mm.Bề dày bảnmã đợc chọn dựa theo nội lực tính toán lớn nhất của thanh xiên đầu dàn X1

= 63.165daN(chọn theo bảng 4-4 giáo trình thiết kế KC thép nhà CN).Chiều dài thanh theo các phơng x, y đợc xác định nh sau :

Trang 6

III.1 Tính toán thanh cánh trên :

Do dàn có nhịp L= 24m nên thanh cánh không thay đổi tiết diện Nộilực lớn nhất là : 92.211daN thuộc T4 đây cũng là thanh có chiều dài tínhtoán lớn nhất vì trong phạm vi cửa trời không có thanh bụng chia nhỏ vàkhông có tấm mái

- Chiều dài tính toán của thanh T4:

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = l/cos = 3/0,9965 = 3,011m

+ Ngoài mặt phẳng dàn ta có : NT4 > NT3

=> ly = (0,75+0,25.NT3/NT4).l1

= (0,75+0,25x83.156/92.211)x300 = 292,64 cm

l1 : khoảng cách giữa 2 điểm cố kết không cho cánh dàn dịch chuyển

ra ngoài mặt phaẻng dàn Với thanh T4 l1 là khoảng cách từ vị trí châncửa trời đến thanh chống nóc ở đỉnh dàn l1 = 300cm

Ta giả thiết  = 80tra bảng phụ lục II.1 ta có =0,722

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

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

- Bán kính quán tính yêu cầu : ryc

x= lx/[ ] = 301,1/120 = 2,51cm

ryc

y = ly/[] = 292,64/120 = 2,44cm

Ta chọn thép góc 2L160x90x12 có:A = 2Ag = 2.30 = 60cm2

Trang 7

có rx = 5,11cm > ryc

x= 2,51cm

có ry = 4,16cm > ryc

y = 2,44cmKiểm tra ứng suất

x = lx/rx = 301,1/5,11 = 58,92

y = ly/ry = 292,64/4,16 = 70,35

max = 70,35 < [] = 120tra bảng ta có min = 0,782

 = N/minA = 92.211/0,782x60 =1.965,28 daN/cm2< R=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 thanhchống suốt dọc nhà

Diện tích cần thiết : Act = N/.R = 92.966/1x2.250 = 41,32cm2

Trang 8

 = N/.A = 92.966/1x44 = 2.113daN/cm2 < R=2250daN/cm2.

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/R = 63.165/(0,722x2250x1) =38,88cm2

x= lx/[ ] = 200,3/120 = 1,67 cm

Trang 9

có ry = 6,92 cm > ryc

y =3,06cm

Kiểm tra ứng suất

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

III.3 Tính toán thanh xiên X2:

- Chiều dài tính toán của thanh xiên :

Trang 10

ry yc= ly/[]

= 386,3/400 = 0,96cm < ry

 = N/.A = 45.980/1x24,6

= 1869daN/cm2 < 2250daN/cm2

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

- Lực tính toán : NX3 = -15.659daN

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

y =3,50 cm

Trang 11

= 15.659/(0,48x19,18)

= 1.701 daN/cm2< R=2250daN/cm2 Vậy tiết diện chọn đảm bảoyêu 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 vớichịu kéo vậy ta chỉ cần tính toán cho điều kiện chịu nén

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

y =3,50 cm

Trang 12

chỉ tính toán đối với

thanh có giá trị nội lực lớn

nhất là Đ2 có giá trị nội

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

Trang 13

x = lx/rx = 215,12/2,77 = 77,66

y = ly/ry = 268,9/4,21 = 63,87

max = 77,66 < [] = 120tra bảng ta có min = 0,734

 = N/minA = 10.105/(0,734x24,6) = 559,64 daN/cm2< R =2250daN/cm2

IV-Tính toán chi tiết dàn:

t Rgt=1.1650=1650daN/cm2 => ((.R)min=h Rgh= 1260daN/cm2

Các thanh dàn liên kết vào bản mã bằng các đờng hàn góc ở sống và ởmép Đờng hàn góc liên kết các thanh vào bản mã phải đảm bảo yêu cầucấu tạo :

Trang 14

Ns = k.X1/2 = 0,75x63.165/2 = 23.687 daN

Nm = (1-k).x1/2 = 0,25x63.165/2 = 7.896 daN

k: Hệ số phân phối lực dọc của thép góc cho đờng hàn sống, theo bảng4.6 có k=0,75 với thép góc không đều cạnh

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

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

Hệ số điều kiện làm việc là  = 1

Chiều dài của đờng hàn sống là:

lhs=Ns/(.hhs.(.R)min) + 1 = 16.093/(1x0,8x1260) + 1 = 16,97 cm

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

Trang 15

Lực tập trung Q2 phân bố đều cho các đờng hàn thanh cánh Nội lực tác

động lên đờng hàn sống và mép của thép góc nh sau:

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

Trang 16

Trang 17

- Tính đờng hàn liên kết thanh cánh với bản mã:T2 =-82.911daN;T3 = 83.156daN;

lhs=Ns/(.hhs.(.R)min) + 1 = 3.845/(1x0,8x1260) + 1 = 4,81 cm

hs.ls = 10x50 = 1.900mm2

Trang 18

Chiều dài của đờng hàn mép là:

Trang 19

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

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng hàn thoả mãn điều kiện chiều dài

đờng hàn tối thiểu chọn đờng hàn sống : lhs= 4cm

Trang 20

k:Hệ số phân phối lực dọc của thép góc cho đờng hàn sống, theo bảng4.6 có k = 0,65 với thép góc không đều cạnh.

Trang 21

- Tính đờng hàn liên kết thanh cánh dới :

D1 = 48.877daN; D2 = 92.966daN

Lực Đ2 = -10.105daN phân đều cho các đờng hàn

Ta tính đờng hàn cho thanh cánh dới với lực tính toán là hiệu số nội lựcgiữa 2 lực tính toán D1 và D2 :

Lực tập trung Đ2 phân bố đều cho các đờng hàn thanh cánh Nội lực tác

Trang 22

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

hm.lm = 8x80 = 640mm2

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

tr-ờng để ghép 2 nửa dàn lại bản mã

đ-ợc 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 sờn 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 tiếtdiện qui ớc gồm bản ghép và bản mã có chiều cao bằng 2 lần thép góc

Dùng 2 đờng hàn : 16cm và 8cm => lh = 2x(16+8) = 48cm

Trang 23

- 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

- Chọn đờng hàn có hh = 8mm

=>  lh = Nm/(.hhm.(.R)min) + 4 = 68.020/(1x0,8x1260) + 4 =71,48cm

Dùng mỗi thép góc 2 đờng hàn 20cm và 12cm:  lh = 2x(20+16) = 72cm.Bản mã đợc nối với nhau nhờ bản nối tính chịu lực Nbn với hh = 10mm

=>lh = 68.020xcos/(1x2x1x1260) + 2

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

lhm = Nm/(.hhm.(.R)min) + 1 = 1.773,5/(1x0,6x1260) + 1= 3,35 cm

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng

hàn không thoả mãn chiều dài đờng

hàn tối thiểu chọn đờng hàn mép là lhm

= 6cm:

hm.lm = 6x40 = 240mm2

IV.3 Tính mắt 7 ở vị trí giữa

dàn(Nút nối ở hiện trờng) :

Là mắt khuếch đại bằng cách thực hiện tại hiện trờng, ta dùng giải phápcấu tạo nh mắt ở đỉnh dàn

- Lực tính toán ở mối nối D2 = 92.966daN

Chọn bản ghép cánh dới có tiết diện:

Trang 24

Dùng đờng hàn 10x250 dài bằng kích thớc cấu tạo của bản nối.

Trang 25

Đối với các thanh xiên X4, thanh đứng Đ3 có chiều cao và chiều dài nh tínhtoán ở các phần trên.

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

M1 : Tổ hợp mômen âm lớn nhất ở đầu dàn M1 = Mmintr

Cấu tạo nút dàn gồm bản mã để liên kết các thanh dàn vào nó, sờn gối, gối

đỡ và các bu lông liên kết sờn gối vào cột Sờn gối liên kết hàn vuông gócvào bản mã và tỳ trực tiếp lên gối đỡ

- Liên kết thanh D1 = 48.877daN vào mắt :

Ns = k.D1/2 = 0,7x48.877/2 = 17.107 daN

Nm = (1-k).D1/2 = 0,3x48.877/2 = 7.332 daNk: Hệ số phân phối lực dọc của thép góc cho đờng hàn sống, theo bảng4.6 có k=0,7 với thép góc đều cạnh

lhs=Ns/(.hhs.(.R)min) + 1 = 17.107/(1x1x1260) + 1 = 14,58 cm

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng hàn thoả mãn điều kiện chiều dài

đờng hàn tối thiểu chọn đờng hàn sống : lhs= 15cm

hs.ls = 150x10 = 1500 mm2

Trang 26

lhm = Nm/(.hhm.(.R)min) + 1 = 7.332/(1x0,8x1260) + 1= 8,27 cm

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

hm.lm = 8x90 = 1720mm2

- 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:

s  R A /(b s xR emd )

s :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

=>s  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/s = 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 đầu dàn gây ra đồng thời chịu mô men lệch tâm do chịulực 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 vàsờn 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.(.Rg)min)

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	871 KB