Đồ án kết cấu thép 2 thiết kế nhà công nghiệp một tầng một nhịp L=24m(ĐH Bách Khoa)

THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNGSố liệu thiết kế : -Kết cấu khung :Thép CT3 -Kết cấu bao che: +Mái : Tấm Panel BTCT kích thước 1,5x6 m +Tường : Tấm BTCT , xây gạch +Móng :BTCT mac 150 4

THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

Số liệu thiết kế :

-Kết cấu khung :Thép CT3

-Kết cấu bao che:

+Mái : Tấm Panel BTCT kích thước 1,5x6 m

+Tường : Tấm BTCT , xây gạch

+Móng :BTCT mac 150

4.Liên kết hàn và bulông

5.Địa điểm xây dựng :khu cong nghiep hoa khanh- Đà nẵng

PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1/ Sơ đồ khung ngang và kết cấu mái nhà công nghiệp

Khung ngang : gồm có cột và rường ngang , liên kết cột và rường ngang là cứng

Cột : chọn phương án cột có phần cột trên đặc và phần cột dưới rỗng

Dàn hình thang hai mái dốc với mái lợp bằng tấm Bê tông cốt thép (Panel sườn ) , độ dốc mái i=1/10

+0.00

B

PHẦN I : KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG

H2 = Hcc + 100 + f = 4800 + 100 + 300 = 5200 mm

Trong đó : Hcc là chiều cao gabrit của cầu trục

100 khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu

f khe hở phụ xét đến độ võng của kết cấu và thanh giằng , lấy bằng 200  400

mm , ở đây ta chọn f = 300 mm

H2 chọn chẵn modul 200 mm

 Chiều cao từ mặt nền đến cao trình dưới rường ngang H

H = H1 + H2 = 16000 + 5200 = 21200 mm

 Chiều cao phần cột trên :

Htr = H2 + hcc + hr

Hcc chiều cao dầm cầu chạy

hr cao trình ray tra bảng IV – 7 loại KP-120 có hr = 170 mm

 Bề rộng cột trên :

Bề rộng phần cột trên cột lấy khoảng (1/8 1/12)Htr = 796531 mm , = 1000mm

Chọn btr=750mm

 Bề rộng cột dưới :

Lấy khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài của cột a=500mm

bd = bo +  = 500 +1000 = 1500mm

bo: là khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài của cột

 Kiểm tra điều kiện không vướng vào cột trên

bd – bt  B1 + C1

Vì Q =200 / 30 T nên chọn C1 = 80 mm

Khe hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong của cột D=75mm

Khoảng cách từ trục ray đến mút cầu chạy B1=400mm

 1250 – 750 = 750  400 + 80 = 480 mm thoả mãn điều kiện

Như vậy đảm bảo không bị vướng vào phần cột trên

2/Chiều cao dàn mái

17 16 15 13

12

11 10 9 8 7 6 5 3 2 1

500 5500 6000 6000

6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000

5500 500

Chiều cao đầu dàn tại chỗ trục định vị chọn Hđd = 2200m

Độ dốc cánh trên 1/10

Chiều cao giữa dàn H gd=2200+ 2400010x2 =3400m

Hệ thanh bụng là loại tam giác có thanh đứng, khoảng mắt cánh trên lấy thống nhất là 3m ,tính

đến trục định vị

Bề rộng cửa trời Lct=(0,30,5)L = 12m

Chiều cao cửa trời gồm 1 lớp kính cao 1,5m

Bậu cửa phía trên cao 0,2m

Bậu cửa phía dưới cao 0,8m

Tổng chiều cao cửa trời là : Hct = Hbt + Hbd + i.hc = 1,5 + 0,2 + 0,8 = 2,5m

Tổng chiều cao nhà là : H = H + Hgd + Hct = 21200+ 3400 + 2500 = 27100m

3/Hệ gằng

a/Hệ giằng cánh trên

Trang 4 

b/Hệ giằng cánh dưới

Kích thước dàn mái

16 15 13 12 11 10 9 8 7 6 3

10 9

6000 6000 6000

11

6000

16 15 13 12

6000 6000

6000

17

500 5500

8

6000x2 6000x2

c) hệ giằng đứng:

d/Hệ giằng cửa mái

e/Hệ giằng đứng

PHẦN II : TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

Tải trọng tác dụng lên khung ngang gồm :

-Tải trọng thường xuyên do kết cấu chịu lực và kết cấu bao che

-Tải trọng tạm thời do cầu trục

-Tải trọng gió

-Các loại tải trọng đặc biệt do động đất ,nổ …

Để tiện tính toán ta xét tải trọng tác dụng lên dàn,tải trọng lên cột ,tải trọng gió

1.Tải trọng tác dụng lên dàn

-Tải trọng thường xuyên:

+Tải trọng của mái

+Tải trọng cửa trời

+Trọng lượng bản thân kết cấu

-Tải trọng tạm thời :

+Tải trọng sửa chữa trên mái

a.Tải trọng thường xuyên

+Tải trọng các lớp mái tính theo cấu tạo

TT Cấu tạo các lớp mái Tải trọng tiêuchuẩn

(daN/m2 mái) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán (daN/m2 mái)1

2

3

4

5

Tấm mái cỡ 1,5  6m

Lớp cách nhiệt dày 12cm bằng BT

xỉ  = 500 KG/m2

Lớp XM lót =1,5cm

Lớp chống thấm 2giấy+3 d ầu

Hai lớp gạch lá nem = 4cm có lát

vữa

15060

272080

1,11,2

1,21,21,1

16572

342488

Cộng 337 381Tải trọng trên phân bố trên mặt phẳng nghiêng độ dốc i =1/10

Quy đổi ra mái bằng với cos = 0,995

gmtc =337/0,995=339 daN/m2 mái

gmtt =381/0,995 =383 daN/m2 mái

+Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng

Tính sơ bộ theo công thức :

gd=1,2 n.d.L (daN/m2 mặt bằng)

gd=1,2x1,1x0,6 x 24 = 19daN/m2

Trong đó :

1,2 :hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng

Trang 6 

n=1,1 hệ số vượt tải

d=0,6 :hệ số trọng lượng bản thân dàn

L=24m :nhịp dàn

+Trọng lượng kết cấu cửa trời

Trọng lượng này tập trung ở các chân cửa trời ta cũng phân bố trên mặt bằng nhà

Theo công thức kinh nghiệm :

g1ct=1218 daN/m2 ở đây lấy g1ct= 12daN/m2

g1ct =12x1,1=13,2daN/m2

+Trọng lượng kính và khung cửa trời

Lấy bằng (3540)m2 cánh cửa

Trọng lượng cánh cửa (kính và khung)

gKt c= 35 daN/m2

Trọng lượng bậu cửa trên và bậu cửa dưới lấy bằng 100daN/m dài

Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa là :

g2ct=(1,1x35x1,5x6)+(1,1x100x6)=1006daN/m2

Quy đổi ra lực tương đương trên mặt bằng nhà

gct=(g1ct.Lct B+2q2ct )/L.B= (13,2 x12x6+2x1006)/24x6 =20,6 daN/m2 mặt bằng

Tổng tải trọng phân bố đều lên trên xà ngang

g=(gm+gd+gct).B= (383+19+20,6).6=2537 daN/m = 25,4 KN/m

b.Tải trọng tạm thời

Lấy ptc=75daN/m2 mặt bằng nhà với hệ số vượt tải n=1,4

Tải trọng tạm thời phân bố đều trên xà ngang p=n.ptc.B=1,4.75x6 = 630 daN/m2 = 6,3KN/m2

2.Tải trọng tác dụng lên cột

a.Do phản lực của dàn :

+Tải trọng thường xuyên : A = g.L/2 = 25,37x24/2 = 304,5KN

+Tải trọng tạm thời :A' = P.L/2 = 6,30.24/2 = 75,60KN

b.Trọng lượng do dầm cầu trục:

Gdct = n.dct ldct2 =1,2 x45x 62 = 1944 daN

Trong đó :

n=1,2 hệ số vượt tải

dct =45 hệ số trọng lượng dầm cầu trục ,lấy (3547) với sức trục Q > 75T

ldct =6m : nhịp dầm cầu trục lấy bằng bước cột 6m

c/Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu chạy

Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu chạy tác dụng lên cột thông qua dầm cầu chạy được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa của dầm và xếp cácbánh xe của 2 cầu trục sát nhau ở vị trí bất lợi nhất

Cầu trục với sức trục 2000KN có áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn nhất của một bánh xe là :

Pmax1tc =380KN , Pmax2tc =390KN

Pmin1tc = (Q+G)/no - Pmax1tc = (2000+1900)/8 –380 = 107,5KN

Pmin2tc = (Q+G)/no - Pmax2tc = (2000+1900)/8 –390 = 97,5KN

Trong đó :

n0 =8 :số bánh xe mỗi bên cầu trục

Q=2000KNsức trục

G=1900KN trọng lượng cầu trục

Cầu trục có bề rộng Bct= 10400mm

Khoảng cách giữa hai bánh xe T =1840mm

Đặt bánh xe ở các vị trí sau:

840 840 1840 840 1980 840 1840 840

6000 6000

Dmin=n.nc .(Pmin1.y + Pmin2.y)

=1,2.0,9.[107,5.0,083+ 90,5.( 0,86 + 1 + 0,77 + 0,63+0,323 + 0,183 + 0,553 + 0,413 )]=508KN

Trong đó:

nc =hệ số tổ hợp ,nc =0,85 khi hai cầu trục chế độ làm việc nhỏ và trung bình

Các lực Dmax, Dmin đặt vào trục đó nhánh dầm cầu trục các cột, nên lệch tâm đối với cột dưới một đoạn là e lấy xấp xỉ e=bd/2=1,25/2 Do đó sinh ra momen lệnh tâm

Mmax=Dmax e= 2028.1,5/2=1521 KN.m

Mmin=Dmin.e = 508.1,5/2=381 KN.m

d/Đo lực hãm của xe con:

- Khi xe con hãm phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động.Lực hãm xe con , qua các bánh xe cầu trục , truyền lên dần hãm vào cột

Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe tính:

TTC

1 =0,1(Q+Gxc )nT /no

Trong đó : 0,1: hsố ma sát

nT =0,5: tỉ số giữa bánh xe thắng trên tổng số bánh xe

no =8 :số bánh xe hãm

Trang 8 

6000 6000

3 Tải trọng gió tác dụng lên khung :

Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737-90 Nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp chiều cao nhỏ hơn 36m nên chỉ tính thành phần tĩnh của gió Áp lực gió tiêu chuẩn ở độ cao 10m trở xuống thuộc khu vực IIB có qTC

o = 80 daN/m2

Tải trọng gió phân bố đều tác dụng lên cột tính:

Phía đón gió : q = n qo K.C.B ( daN/m )

Phía trái gió : q' = n qo K.C '.B ( daN/m )

Trong đó :

n=1,3 hệ số vượt tải

B=6m: bước cột ( bước khung )

K= hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo chiều cao lấy theo địa hình loại B K=1,127

C : hệ số khí động lấy theo bảng (phụ lục V )

Giá trị tải trọng gió phân bố đều lên cột nhân với hệ số quy đổi:  =1,1 khi H > 15m

0,

8

W’ W

q’ q

2,2 m

0,6m 2,5m

0,6m -0,6

-0,6

-0,675

13,2m

J2

J1

v v

Trong đó : hI : chiều cao từng đoạn có ghi hệ số khí đọng CI

K : hệ số lấy không đổi , là trung bình cộng của giá trị ứng với độ cao đáy vì kèo và giátrị ở độ cao điểm cao nhất ở mái

K ở dộ cao 22,07m là 1,127 ; ở độ cao 27,97m K = 1,174

 K = ( 1,127 + 1,174)/2 = 1,1505 W=1,3 80. 1,1505 6 [0,8 2,2-0,675 0,6 +0,7 2,5-0,8 0,6 +0,6( 0,6+2,5+0,6+2,2 )] =4426 daN=44,26 KN

III.Tính nội lực của khung

1.Sơ đồ tính khung

Tính khung nhằm mục đích xác định các nội lực : mômen uốn, lực dọc, lực cắt trong các tiết diện khung Do viêc tính toán các khung cứng có các thanh rỗng như dàn và cột khá phức tạp nên trong thực tế đã thay đổi sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hóa vơứi các giả thuyết sau :

+ Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới của dàn : chiều cao khung tính từ đáy cột đến mép dưới

Cánh dưới vì kèo : với cột bậc thì lấy trục cột dưới tầng với trục

Cột trên :nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục cột nối trên Khi đó tải trọng đứng từ trên truyền xuống phải kể thêm momen lệch tâm ở chỗ đổi tiết diện cột :

Để tính khung ,cầu sơ bộ chọn trước độ cứng J của dàn , của các phần cột hay ít ra cần biết tỉ số các độ cứng này Có thể chọn sơ bộ theo công thức sau :

Momen quán tính dàn

Trong đó M max :Momen uốn lớn nhất trong xà ngang, coi như dầm đơn giản dưới tác dụng của toàn bộ tải trọng đứng tính toán ; hd : chiều cao dàn tại vị trí có Mmax ; R : cường độ tính toán của thép ; µ =0,8 hệ số kể đến độ dốc của cánh trên và sự biến dạng của các thanh bụng i=1/10Mômen lớn nhất trong xà ngang:

340 10

1



b2 d

Trong đó : NA : phản lực của dàn truyền xuống

NA =A+A'=304,3+75,6 =380 KN

Dmax: Áp lực do cầu trục; Dmax =2028 KN

K1 : hệ số phụ thuộc vào bước cột và loại cột

K1 =2,5÷3 _Khi bước cột 6m lấy K1=2,8

+Trong đó K2 - hệ số xét đến liên kết giữa dàn và cột ,liên kết giữa cột và dàn là cứng thì :

K2 =1,2÷1,8 ở dây lấy K=1,4

 J2 = 1 ) 2

5 , 1

75 , 0 (

7 , 1

J L

J d d



L h

=3 2124,2 =2,65

 =1,62<  =2,65

Do đó thì tính khung với các tải trọng không phải là tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dàn có thể coi dàn là cứng vô cùng (J1 = )

2.Tính với tải trọng thường xuyên phân bố đều trên xà ngang

Dùng phương pháp chuyển vị ẩn số là góc xoay  1 , 2

và chuyển vị ngang  ở đỉnh cột Ở trường hợp

này ,khung đối xứng nên  =0 ,  1ø = 2=

Vậy ẩn số là 2 góc xoay bằng nhau củả nút khung :

Trước tiên cần tính MBxà (mômen nút cứng B của xà)

MBcộtø (mômen nút cứng B của cột ) khi góc xoay  =1 ở hai nút khung

=

24

.3

=0,25 EJ1

Để tính MBcột của thanh có tiết diện thay đổi có thể dùng công thức ở bảng III-1 ,phụ lục III(của sách thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp)

Với quy ước dấu như sau :

-Mômen dương khi làm căng các thớ bên trong của cột và dàn

-Phản lực ngang là dương khi có chiều hướng từ bên trong ra bên ngoài Tức là đối với cột trái thì hướng từ phải sang trái Ta hiểu phản lực là do nút tác dụng lên thanh

07 , 22

37 , 6

755 , 5

144 , 1 4

3 4

2

EJ h

EJ B C A

1

07 , 22

755 , 5

5 , 1 6

h

EJ K

B

 = 0,00321 EJ1

Vậy r11 = MBxà - MBcột =0,25EJ1 +0,036 EJ1 =0,286 EJ1

R1p :Tổng phản lực mômen ở nút B do tải trọng ngoài gây ra :

Mp

12

24 4 , 25 12

1 1

11

286 , 0

1220

EJ EJ

Momen ở chân cột : MA =MB +RB h=-153,5 + 13,67.22,07 = 148,3 KN.m

136,26

15,698,6

Mq+V148,3

39,7

MV

I.b138,4

94,4 5,2

Id

Mômen phụ sinh ra ở vai cột do sự lệch của trục cột dưới bằng Me=A.e

]4)1(3)[

1(

B C A

C B

] 144 , 1 4 ) 289 , 0 1 (

5 , 1 3 )[

289 , 0 1 (

RB = 4 3 2

)]

1()[

1(6

B AC

A B

2 , 114 (

755 , 5

)]

289 , 0 1 ( 732 , 2 5 , 1 )[

289 , 0 1 ( 6

33,8 3,9 24,5

6 , 108 6 , 15

5,92 KN

3.Tính khung với tải trọng tạm thời tác dụng lên mái :

Ta có ngay biểu đồ đo hoạt tải gây ra bằng cách nhân các trị số của momen do tải trọng thường xuyên ở biểu đồ 7c với tỉ số :

4 Tính khung với tải trọng dầm cầu trục

Trọng lượng dầm cầu trục Gdct =19,44 KN đặt vào trục nhánh đỡ dầm cầu trục và sinh ra mômen lệch tâm Mdct =Gdct e =19,44 1,5/2 =14,6 KN.m

Nội lực khung xác định bằng cách nhân biểu đồ Me với tỉ số

:-e

dct

M M

với nội lực hình7c (Mcc) để được mômen do toàn bộ tải trọng thường xuyên lên dàn và lên cột

MB=-136,26 + 17,24 (-0,1277 ) = - 138,4 KN.m

MCt =-98,6+ ( - 32,2 ) (-0,1277)= - 94,4 KN.m

MCd = 15,6 + 82 (-0,1277)= 5,2 KN.m

MA = 108,6 + ( - 39,7 ) (-0,1277) = 113,6 KN.m

Biểu đồ mômen ở hình 7d

5.Tính khung với mômen cầu trục Mmax , Mmin

Mmax , Mmin đồng thờøi có thể tác dụng ở hai cột , ở đây ta xét trường hợp Mmax ở cột trái , Mmin

ở cột phải

Các lực Dmax, Dmin đặt vào trục đó nhánh dầm cầu trục các cột, nên lệch tâm đối với cột dưới một đoạn là e lấy xấp xỉ e=bd/2=1,5/2 Do đó sinh ra momen lệnh tâm.

Mmax=Dmax e= 2028.1,5/2=1520,8 KN.m

1 1 , 564

755 , 5

5 , 1 6

H

EJ H

1 3

755 , 5

732 , 2 12

12

H

EJ H

EJ H

 Momen tại các tiết diện khác :

Ở tiết diện vai cột :

MC=MB + RB Ht = 1,564

H

H H

EJ H

.696,

2

1  = 1,564 5,696 21.

2

1

H

EJ H

EJ

696,5

3

1 2

1  = - 4,132 21

H EJ

Ở cột bên phải ,các trị số mômen có cùng trị số nhưng khác dấu

Biểu đồ momen như hình vẽ :

1104,64

751,9

119,33416,12

Phản lực trong liên kết thêm là :

- Cột trái:

13 , 32

2 , 114

8 , 1520

- Cột phải : 3 , 34

2 , 114

Từ đó ta có momen ở cột trái :

MB = (-13,32 ) ( 17,24) = - 229,6 KN.m

MCt = (-13,32) ( -32,2) = 428,2 KN.m

MCd = (-13,32) (82) =- 1092,6 KN.m

MA = (-13,32 ) ( -39,7) = 528,5 KN.mPhản lực RB =(-13,32)(-171h,04) 2278h KN

Momen ở cột phải:

Giải phương trình chính tắc : =

1

2 3

1 11

EJ

H H

EJ H

=1 với  và cộng với mômen ngoại lực trong hệ cơ bản ta được biểu đồ cuối cùng :

564 , 1

EJ

H H

08 , 0

EJ

H H

08 , 0

EJ

H H

132 , 4

EJ

H H

EJ

528,5 = -91,02 KN.mLực cắt tại chân cột : QA = 1104,6415,791,02= - 64,56 KN

J E

57,5 = - 291,93 KN.m

MCt = 0,08 .149,8  107 , 3 

1

2 2

1

EJ

H H

.

EJ

H H

EJ

H H

EJ

132,4=751,9 KN.mLực cắt : Q =  

7 , 15

7 , 261 9 , 751

64,56KN

Lực dọc NB =NCt = 0

NA =NCd =Dmin = 508 KN

Biểu đồ momen ở( hình 10c)

6.Tính khung với lực hãm ngang T

- Lực hãm ngang T đặt ở cao trình dầm hãm cách vai cột 1m

- Lực T có thể tác dụng ở cột trái hoặc cột phải , chiều hướng vào cột hoặc hướng ra khỏi cột Dưói đây ta giải khung với trường hợp T đặt vào cột trái , hướng từ trái sang phải , các trường hợp khác của lực Tcó thể suy ra từ trường hợp này

Trình tự tính giống như tính với Mmax, Mmin

Vẽ biểu đồ M do  =1 gây ra trong hệ cơ bản và đã tính được r11 =-11,392 31

H EJ

Trang 18 

Dùng công thức trong bảng phụ lục tra được mômen và phản lực do T gây ra trong hệ cơ bản

(hình 11a) Lực T cách đỉnh cột 1 đoạn 5,37 m

) 2 [(

] 144 , 1 2 5 , 1 ).

243 , 0 289 , 0 2 [(

) 243 , 0 289 , 0 ( 8 ] 144 , 1 2 5 , 1 ).

243 , 0 2 [(

3 [ )

, 5

) 243 , 0 289 , 0 2 (

732 , 2 2 5 , 1 3 [ ) 243 , 0 289 , 0 ( 8 )]

243 , 0 2 (

732 , 2 2 5 , 1 3 [ )

3 1

3 11

392 , 11

24 , 68

EJ

H EJ

H EJ

H r

Mômen cuối cùng tại các tiết diện cột khung M=M  +MP

Ở cột trái

MB =1,564 .132,2 204 , 5

1

2 2

EJ

H H

).

EJ

H H

EJ

H H

T

204,5

141,7

175, 2

MT = [M  B R B (Ht -hdct )]+MTP

= [

1

2 3

1 2

)]

1 37 , 6 ( 696 , 5 564

,

1

EJ

H H

EJ H

EJ

H H

.

EJ

H H

EJ

H H

EJ

= 546,3 KN.m

QA =546 ,223 ,07206,7 = 34,12 KN

7 Tính khung với tải trọng gió

Ở đây tính với trường hợp gió thổi từ trái sang phải với gió từ phải sang trái thì chỉ việc thay đổi

vị trí cột (sơ đồ tải trọng như hình 4b)

Dã có biểu đồ M do =1 trong hệ cơ bản và có:

r11 =-11,392 31

H EJ

Bây giờ chỉ tính momen và phản lực do q và q' gây ra trong hệ cơ bản :

Ở cột trái :

755 , 5 12

144 , 1 8 042 , 1 5 , 1 9

12

.618,9.22,07 =6060 daN.m = 60,6 KN.m

 =156,52 +60,6.6,37

-2

37 ,

1 , 464 '

=-R1P /r11 =

1

2 1

392 , 11

26 , 150

EJ

H EJ

H



Biểu đồ mômen cuối cùng :

Ở cột trái :

MB =

1

2 2

564

,

1

EJ

H H

1

EJ

H H

1

EJ

H H

1

EJ

H H

132

,

4

EJ

H H

Nội lực tính toán được xác định cho 4 tiết diện B,CT ở phần cột trên và Cd ,A ở phần cột

Riêng lực cắt lớn nhất ở tiết diện chân cột thì được xác định phụ thuộc vào M vàN

Các tải trọng được chọn theo 2 tổ hợp cơ bản

-Tổ hợp 1 : gồm tải trọng thường xuyên và một tải trọng tạm thời

-Tổ hợp 2 : gồm tải trọng thường xuyên và nhiều tải trọng tạm thời nhân với hệ số 0,9

+Tổ hợp theo nguyên tắc sau :

-Nội lực do tải trọng thường xuyên phải luôn luôn xét đến trong mọi trường hợp

và vị trí móc cẩu ở cột phải hay cột trái

TIẾT DIỆN B TIẾT DIỆN

2 Tải trọng tạm

thời trên mái 1

-45,05 75,6 -20,75 75,6 -1,88 75,6 47,11 75,6 -6,124 0.9 -40,55 68,04 -18,675 68,04 -1,692 68,04 42,4 68,04 -5,512

3 Mômen cầu

trục trái 1

-17,57 0 126,38 0 -249,55 751,84 -34,26 751,84 -26,91 0.9 -15,813 0 113,74 0 -224,6 676,66 -30,83 676,66 -24,22

M+ max, N

M min,N

-Nmax , M

M+ max,N M-

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC

PHẦN 3 : THIẾT KẾ CỘT

I.THIẾT KẾ PHẦN CỘT TRÊN

1.Xác định chiều dài tính toán

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm để chọn tiết diện cột làcặp M,N ở tiết

diện B

M = -921,6KNm ; N=372,3KNCác cặp khác có trị số nhỏ , rõ ràng là không nguy hiểm bằng cặp đã chọn

.Để chọn tiết diện cột dưới có thể chọn nhiều cặp tùy theo tính toán từng bộ phận Để nhằm xác định chiều dài tính toán của các phần cột ta chọn cặp có N lớn nhất M =1747 KNm; N= 2216,9 KN

Tính các hệ số :

K =   

37 , 6

7 , 15 7

1

1

2 1

2

Ht

H J

J i

0,35

95 , 5 1

7 7 , 15

37 , 6

J H

H

d t

m = N1/N2 = 5 , 95

3 , 372

9 , 2216

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung bằng :

Phần cột trên lY2 =ht -hdct = 6,37 - 1 = 5,37 (m)

Phần cột dưới lY1 = hd = 15,7(m)

2Chọn tiết diện cột trên :

a.Chọn tiết diện:

- Cột trên chọn đặt , tiết diện chữ I đối xứng ,chiều cao tiết diện cột đã chọn trước a = btr = 750mm

- Độ lệch tâm : e = 372921,,63

10 3 , 372 )

2 , 2 25 , 1 (

N

γ: hệ số làm việc của cột

Chọn chiều dày bán bụng :  b = 12 mm

Chọn chiều dày bán cánh :  c =16 mm

Chọn chiều rộng bán cánh: bc =340 mm

Bản cánh : 2 34 1,6 = 108,8 cm2

Cộng A : = 194,96 cm2

Trang 24 

Tính các đặc trưng hình học của tiết diện

3

)12/.[(

212

q b

h

c c b

) 2

6 , 1 2

75 (

6 , 1 34 ) 12 / 6 , 1 34 [(

2 12

8 , 71

, 63 

, 73 

E

R

y

b.Kiểm tra độ ổn định trong mặt phẳng khung :

- Độ lệch tâm tương đối : m =e /x=247,4 /24,25 = 10,2

- Hệ sồ ảnh hưởng tiết diện với

Tiết diện chữ I có : 0 x  2  , 0 5

5m 10 , 2  20

16 , 86

8 , 108

- Tra bảng phụ lục ta được :  = 1,4 - 0,02 x = 1,4 - 0,02 2,0 =1,36

- Độ lệch tâm quy đổi : m1 = .m = 1,36 10,2 = 13,88

Từ x và m1 tra bảng II.2 sách thiết kế nhà công nghiệp được lt = 0,0948

 điều kiện ổn định :

 x = N F

lt.

96 , 194 0948 , 0

37230

cm daN cm

daN 



c.Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung :

Momen tình toán khi kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung là momen lớn nhất I' tại tiết diện 1/3 cột

Momen tính toán tại tiết diện B có trị số MB =-921,6KNm do các tải trọng : 1,2,4,6,8 Vậy momen tương ứng ở đầu kia (tiết diện c) do các tải trọng đó là :

MC =-94,4 – 22+ 107,4 + 9,5 - 49 = - 48,5 KNm

Tiết diện cột trên đặc

4727

96 , 194 3 , 169

10 1 , 2 14 , 3 2

Từ y= 73,2 tra bảng II.1 phụ lục II được : y =0,754

Điều kiện ổn địmh : C N F

y y

.



  =0,165.037230,754.194,96= 1540 < R = 2100 (daN/cm2)

d.Kiểm tra ổn định cục bộ:

*Ổn định cục bộ của bản cánh :

Trang 26 

Tỉ số chiều dài tự do của bản cánh :

bo =

2

2,1342

thì : bo/  c

R

E

) 1 , 0 36 , 0 (  



Ta có : [ bo/  c ] = ( 0,36 + 0,1 2,0 ) 3

6

10 1 , 2

10 1 , 2

=17,72Kiểm tra :   10 , 25 

6 , 1

4 , 16

c

b o

 [ bo/ c ]= 17,72

Bản cánh đảm bảo ổn định cục bộ

+ Ổn định cục bộ của bản bụng :

Ổn định cục bộ của bản bụmg cột chịu nén lệch tâm phụ thuộc vào độ mãnh của cột , vật liệu cột , hình dáng tiết diện cột ,độ lệch tâm tương đối m và hệ số đặc trưng phân bố ứng suất pháp trên bản bụng (   ')

J

M F

y: khoảng cách từ trục trọng tâm x-x đến thớ mép chịu nén nhiều của bản bụng y= )

Với bản bụng cột ,vì khả năng chịu lực của cột được xác định theo điều kiện ổn định tổng thểtrong mặt phẳng khung nên tỉ số giới hạn [ ho/  b] xác định theo bảng 3.4

Có m=10,21 và x = 2,0 > 0,8

 [ ho/ b] = ( 0,9 + 0,5 ) E / R=(0,9 + 0,5 2,0) 2

6

10 1 , 2

10 1 , 2

= 60,15Tiết diện có ho / b= 75 11,6.2 =35,9 < [ ho / b ]= 60,15

 Như vậy tiết diện đã chọn được thỏa mãn

3.Thiết kế tiết diện cột dưới rỗng:

3.1Chọn tiết diện cột

a.Dạng tiết diện cột:

Cột dưới rỗng có tiết diện không đối xứng , bao gồm hai nhánh : nhánh ngoài ( nhánh

mái )và nhánh trong ( nhánh cầu trục ) Nhánh ngoài dùng tiết diện tổ hợp của một thép bản với hai thép góc , nhánh trong dùng tiết diẹn tổ hợp từ 3 thép bản dạng ( chữ I)

Dựa vào bản nội lực ta có cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1 ( nhánh cầu trục ) là :

Cặp 1: M1 =Mtư = - 1994,5 KNm ; N1 =Nmax = 2148,8 KN

Cặp 2: M1 =Mtư = - 1970,2 KNm ; N1 =Nmax = 2216,9 KN

Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái là :

N2 = Nmax =2216,9KN ; M2 =Mtư =1747 KNm

* Lực tác dụng lên mỗi nhánh :

_Lực nén lớn nhất trong nhánh 1(nhánh cầu trục):

Cặp 1: Nnh1=N1 y2/ C +M1 /C = 2148,8.0,5+ 1994,5 / 1,5 = 2404,1 KN

Cặp 2: Nnh1=N1 y2/ C +M1 /C = 2216,9.0,5+ 1970,2 / 1,5 = 2422 KN

 Chọn cặp 2 làm cặp tinh toán

Lực nén lớn nhất trong nhánh 2(nhánh mái):

Nnh2=N2 y1/ C +M2 /C = 2216,9.0,5 + 1747 / 1,5 = 2273,1 KN

* Chiều dài tính toán mỗi nhánh :

+ trong mặt phẳng khung : lox4

+ Ngoài mặt phẳng khung : loy4= loy

* Chọn tiết diện : Như cột chịu nén đúng tâm