Trả lời câu hỏi bảo vệ đồ án môn học kết cấu thép

Cơ sở để chọn kích thước theo phương đứng trong NCN 1 tầng: Chiều cao sử dụng của cột: H; Chiều cao thực của cột trên: Ht; Chiều cao thực của cột dưới: Hd; Trả lời: - H: Chiều cao sử dụ

Câu 1

Cơ sở để chọn kích thước theo phương đứng trong NCN 1 tầng: Chiều cao sử dụng của cột: H; Chiều cao thực của cột trên: Ht; Chiều cao thực của cột dưới: Hd;

Trả lời:

- H: Chiều cao sử dụng tính từ mặt nền đất đến cánh dưới vì kèo

H = H1 + H2

Trong đó:

H1: Khoảng cách nhỏ nhất từ mặt nền đến cao độ mặt ray cầu trục, thường gọi là cao trình đỉnh ray, được cho trong nhiệm vụ thiết kế

H2: Kích thước từ mặt ray đến mép dưới vì kèo

H2 = Hc + 100mm + 

Hc: Kích thước từ mặt ray đến điểm cao nhất của cầu trục

100 mm: Khe hở an toàn của cầu trục và vì kèo

: Khe hở phụ, xét đến độ võng của vì kèo và việc bố trí hệ giằng thanh cánh dưới, thường  = 200 – 400 mm

- Ht: Chiều cao thực của cột trên:

Ht = H2 + Hdc + Hr

Hdc: Chiều cao của dầm cầu trục

Hr: Chiều cao tổng cộng của ray và đệm

- Hd: Chiều cao thực của cột dưới

Hd = H – Ht + H3

H3: Phần cột chôn dưới cao trình nền

Câu 2

Cơ sở để chọn kích thước theo phương ngang của khung nhà CN:Khoảng cách a từ mép

đến trục định vị; Khoảng cách λ từ trục định vị đến trục ray; Chiều cao tiết diện cột trên

ht và cột dưới hd

Trả lời:

- Khoảng cách a (từ mép ngoài đến trục định vị): a = 0, 250, 500 mm

+ Khi không có cầu trục hoặc nhà thấp, Q < 30T: a = 0

+ Khi nhà có Q > 75T, nhà cần bố trí lối đi ở cột trên: a = 500 mm

+ Các trường hợp còn lại: a = 250 mm

- : Khoảng cách từ trục ray đến trục định vị:

Để cầu trục làm việc an toàn theo phương dọc nhà thì:  > B1 + (ht – a) + D

B1: Phần cầu trục từ ray đến mép ngoài

D: Khe hở an toàn giữa cầu trục và cột; D > 60 – 75 mm

: Còn phụ thuộc vào sức trục và chế độ làm việc của cầu trục

 = 750 mm: Khi nhà có cầu trục Q < 75 T

 = 1000mm: Khi nhà có cầu trục Q > 75T và không có lối đi ở cột trên

 = 1250 mm: Khi nhà có cầu trục có chế độ làm việc nặng và có lối đi ở cột trên

- Chiều cao tiết diện cột trên ht:

1 1

10 12

h   H

Thường chọn ht = 500, 700, 1000 mm

ht = 1000 khi có lối đi qua bụng cột

- hd: Chiều cao tiết diện cột dưới:

1

20

d

h  H: Khi nhà có cần trục chế độ làm việc trung bình

1

15

d

h  H: Khi nhà có cần trục chế độ làm việc nặng

Nếu trọng tâm nhánh trong của cột dưới trùng với trọng tâm dầm cầu trục thì hd =

a + 

Câu 3

Cơ sở để tính các loại tải trọng tác dụng lên dàn mái sau: Trọng lượng bản thân mái; trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng; Trọng lượng bản thân kết cấu cửa trời; trọng lượng bản thân cánh cửa trời và bậu cửa trời; hoạt tải sửa chữa mái

Trả lời:

Tải trọng tác dụng lên dàn mái:

Bao gồm: - Trọng lượng bản thân tấm lợp

- TLBT kết cấu cửa trời và bậu cửa trời

- TLBT của cánh cửa trời và bậu cửa trời

- Tải trọng tạm thời do sử dụng trên mái

os

q

c 



q0: Tổng trọng lượng bản thân của các lớp lợp trên 1m2

mặt bằng mái

q   L daN m

L, B: Nhịp dàn, bước cột (m)

d: Hệ số TLBT: d = 0,6 – 0,9 c/ TLBT kết cấu cửa trời: 2

3 0,5. ct; /

q  L daN m

Lct = (0,1 – 0,4) L

4

100 105 (35 40)

k h

L



hk: Chiều cao cửa kính (m) Tổng tỉnh tải tác dụng lên dàn mái: q = q1 + q2 + q3 + q4

e/ Tải trọng tạm thời do sử sửa chữa mái lấy theo TCVN 2737 – 95

p = n.qtc (daN/m2)

Câu 4

Cơ sở để tính Dmax và Dmin do cầu trục tác dụng vào cột

Trả lời:

Dmax, Dmin: Áp lực đứng của bánh xe cầu trục

Dmax được xác định theo lý thuyết đường ảnh hưởng khi các bánh xe cầu trục di chuyển đến vị trí bất lợi nhất

Từ vị trí bất lợi của bánh xe trên dầm cầu trục ta có:

Dmax = n.nc.Pmaxyi

Dmin = n.nc.Pminyi

0

m

Q G

n



Pmax: Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con mang vật nặng vào vị trí sát với cột

Pmin: Áp lực nhỏ nhất tương ứng

N0: Số bánh xe ở một bên ray cầu trục

Câu 5

Kể các loại tải trọng tác dụng lên cột, vẽ hình vị trí tác dụng của các loại tải trọng vào cột bậc cho nhà CN

Trả lời:

Các loại tải trọng tác dụng lên cột:

1 Do phản lực của dàn: A, A’

a Do tỉnh tải dàn:

2

qL

A

b Do hoạt tải dàn: '

2

qL

A 

2 Do trọng lượng dầm cầu trục Gdct

Gdct = dct.L2dct (daN)

dct: Hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu trục

dct = 24 – 37 với Q  75 T

dct = 35 – 47 với Q > 75 T

3 Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục: Dmax; Dmin

4 Do lực hãm của xe con T:

Khi cầu trục hoạt động còn phát sinh áp lực ngang do xe con hãm Lực hãm này truyền lên dầm hãm vào cột thông qua phản lực tựa của dầm hãm T

T = n.nc.T1.yi

Câu 6

Công thức tổng quát để tính tải trọng gió tác dụng vào công trình tại một điểm, gọi tên các đại lượng, mỗi đại lượng phụ thuộc vào yếu tố gì (dựa vào yếu tố nào trong công trình để xác định đại lượng đó)

Trả lời:

Công thức tổng quát để tính tải trọng gió tác dụng vào công trình tại một điểm:

q = n.c.k.q0.B

n: Hệ số vượt tải

c: Hệ số khí động

q0: Áp lực gió (Phụ thuộc vào khu vực)

B: Nhịp của công trình

K: Hệ số độ cao (Phụ thuộc vào độ cao; khu vực xây dựng của công trình -> Tra bảng)

Câu 7

Vẽ sơ đồ tải trọng gió tác dụng lên khung nhà CN biết cao trình đỉnh cột trên là +15m, khi tính nội lực khung thì sơ đồ của loại tải trọng này như thế nào?

Trả lời:

(Tự vẽ )

Câu 8

Sơ đồ đơn giản khung và sơ đồ tính của khung NCN khác nhau như thế nào, khi đưa sơ

đồ đơn giản về sơ đồ tính để tính nội lực cho khung, phải kể thêm nội lực nào?

Trả lời:

- Sơ đồ tính:

+ Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới vì kèo

+ Đối với cột bậc, trục cột dưới được tịnh tiến về trùng với trục cột trên, nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục cột trên

- Khi đưa sơ đồ đơn giản về sơ đồ tính để tính nội lực cho khung phải kể thêm Mômen

Câu 9

Dùng phương pháp gì để tính nội lực cho khung, vẽ sơ đồ các trường hợp tính toán, thực tế phải giải những trường hợp nào, những trường hợp nào không cần giải, vì sao?

Trả lời:

Dùng phương pháp chuyển vị, ẩn số là góc xoay ở nút và chuyển vị ngang đỉnh cột Các bước thực hiện phương pháp chuyển vị:

- Xác định số ẩn số

- Chọn hệ cơ bản và lập phương trình chính tắc

- Vẽ các biểu đồ moomen do chuyển vị cưỡng bức và tải trọng gây ra trong hệ

cơ bản (Tra bảng)

- Tìm các hệ số của phương trình chính tắc

- Giải hệ phương trình chính tắc

- Vẽ biểu đồ moomen cuối cùng

Ta có tất cả 8 trường hợp, Trên thực tế phải tính cho 5 trường hợp:

TH1: Tỉnh tải phân bố đều trên xà ngang

TH2: Hoạt tải phân bố đều trên xà ngang

TH3: Tính khung với mô men cầu trục

TH4: Tính khung với lực hãm ngang T

TH5: Tính khung với tải trọng gió

Đối với các trường hợp còn lại ta lấy đối xứng từ TH3, TH4, TH5 – do vậy không cần tính

Câu 10

THCB1 và THCB2 khác nhau như thế nào Nêu các nguyên tắc chung khi tổ hợp nội lực Khi thiết kế khung ngang NCN chọn những cặp nội lực nào?

Trả lời:

THCB1: Tỉnh tải + 1 loại hoạt tải nguy hiểm nhất x 1

THCB2: Tỉnh tải + Các loại hoạt tải nguy hiểm nhất x 0,9

Tại mỗi tiết diện cột, cần tìm ba tổ hợp tải trọng sau:

- Tổ hợp gây momen dương lớn nhất M+max và lực nén tướng ứng;

- Tổ hợp gây momen lớn nhất với dấu âm M-max và lực nén tướng ứng;

- Tổ hợp gây lực nén lớn nhất Nmax và trị số tương ứng M+ hoặc M- Với tổ hợp thứ 3 này, cần chú ý là nhiều tải trọng không gây thêm N nhưng có gây M như gió, lực hãm, … thì cũng cần kể thêm bào cốt sao cho cùng với trị số Nmax, có được M tương ứng nhất

Khi tổ hợp tải trọng, cần theo các nguyên tắc sau:

- Tải trọng thường xuyên luôn luôn được kể đến trong mọi trường hợp, không

kể dấu thế nào?

- Không thể đồng thời lấy cả hai tải trọng 3 và 4 (hoặc 5 và 6, hoặc 7 và 8) cùng một lúc vì đã có Dmax ở bên trái thì đồng thời không thể có Dmax ở bên phải; đã có gió trái thì không có gió phải Chỉ được chọn một trong hai

- Khi đã kể lực hãm T, phải kể đến lực đứng Dmax, Dmin

Câu 11

Cơ sở để chọn cặp nội lực để tính toán cho cột trên và cột dưới

Trả lời:

Cột trên sẽ chọn hình thức cột có tiết diện đối xứng:

Chọn 1 cặp nội lực có

0

ax

2

m h



Cột dưới sẽ chọn hình thức cột có tiết diện không đối xứng (2 cặp nội lực)

Nhánh cầu trục: Chọ cặp có

0

ax

2

m

h





Nhánh mái: Chọn cặp có

0

ax

2

m

h





Với h0 là khoảng cách trọng tâm hai nhánh, gần đúng có thể lấy h0 = hd

Câu 12

Chiều dài tính toán cho cột trên và dưới NCN phụ thuộc vào những yếu tố gì, công thức xác định chiều dài tính toán của cột trên và cột dưới

Trả lời:

1 Chiều dài tính tóa của cột trong mặt phẳng khung:

Với cột bậc của khung nhà công nghiệp một tầng có liên kết ngàm với móng, chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột được xác định riêng rẽ cho từng phần cột

Cho phần cột dưới: l1x= 1.hd

Cho phần cột trên: l2x= 1.ht

Các hệ số 1, 2 phụ thuộc vào sơ đồ liên kết ở hai đầu cột và đặc điểm tải trọng tác dụng lên cột

Giá trị 1 cho phần cột dưới lấy phụ thuộc vào tỉ lệ độ cứng đơn vị của các phần (đoạn cột), và hệ số C1:

2

1

1

. d t d

J

H

K

J

H

1

2

t d

C

t

N t N



Trong đó J1; J2 và hd; ht: Mô men quán tính của tiết diện và chiều dài của đoạn cột dưới

và đoạn cột trên; t: là tỉ số lực nén tính toán trong phần cột dưới và phần cột trên

2 Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung:

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung của cột (hoặc mỗi đoạn cột) ly lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố định cột, không cho cột chuyển vị theo phương ngoài mặt phẳng khung Đối với phần cột dưới, đó là khoảng cách từ bản đế chân cột (mặt trên móng) đến chỗ tựa của dầm cầu trục (mép trên vai cột): ly = Hd

Đối với phần cột trên, l2y là khoảng cách từ mặt trên dầm hãm đến hệ giằng dọc cánh dưới dàn

L2y = Ht - Hdct

Câu 13

Cột trên NCN nếu chọn hình thức thép H tổ hợp từ ba bản thép thì cần kiểm tra các điều kiện gì? Nêu công thức kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn? giải thích? Nếu chọn hình thức thép I định hình thì không cần kiểm tra các điều kiện gì?

Trả lời:

Cột trên chịu nén lệch tâm (nén – uốn), cần kiểm tra các điều kiện về bền (khi cột

có giảm yếu hoặc me > 20), về ổn định tổng thể và ổn định cục bộ

Công thức kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn:

.

lt ng

N

f A



Hệ số lt : Hệ số uốn dọc của cấu kiện chịu nén lệch tâm, tra bảng II.2 phụ lục II, phụ thuộc me và x Ang: Diện tích tiết diện nguyên của cột

x

x

M

N A



Độ mãnh quy ước: x x f

E

  

Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện 

Nếu chọn hình thức thép I định hình thì không cần kiểm tra điều kiển ổn định cục bộ

Câu 14

Khi kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn của tiết diện cột trên dùng giá trị mô men nào? Cách xác định, Ý nghĩa của giá trị này?

Trả lời:

Khi kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn của tiết diện cột trên dùng giá trị moomen quy ước M’, được xác định: ' ax ; 1 ; 2

2 2

M1; M2 là giá trị momen lớn nhất ở 1 đầu cột và momen tương ứng với đầu kia

M là giá trị lơn hơn trong hai trị momen ở 1/3 đoạn cột

Giá trị momen M’ dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung

Câu 15

Cột dưới NCN nếu chọn hình thức cột rỗng tổ hợp từ các thép hình và thép tấm thì cần phải kiểm tra các điều kiện gì? Công thức kiểm tra toàn cột quanh trục ảo ? giải thích?

Trả lời:

- Kiểm tra ứng suất cho từng nhánh

- Kiểm tra ổn định tổng thể của toàn cột trong mặt phẳng uốn

Công thức kiểm tra toàn cột quanh trục ảo: x – x

.

lt

N

f A



Hệ số lt tra bảng phụ thuộc: mx và 0

.

x

x

N I

 yn: Khoảng cách từ trục ảo đến trục nhánh bị nén nhiều nhất nhưng không nhỏ hơn khoảng cách đến trục bản bụng của nhánh đó

0

f E

   0: Độ mãnh thực của cột rỗng khi bị uốn dọc theo trục ảo (x-x), gọi

là độ mãnh tương đương

Câu 16

Hình thức dùng để nối hai phần cột trên và dưới là gì? Nội lực tính toán cho mối nối này? Nội lực này phân bố cho các chi tiết nối như thế nào?

Trả lời:

Cánh ngoài cột trên nối với cánh ngoài cột dưới bằng đường hàn đối đầu, hoặc bằng bản phủ và các đường hàn góc

Cánh trong cột trên hàn vào bản thép K bằng đường hàn đối đầu hoặc bằng đường hàn góc trong liên kết ghép chồng

Bụng: mối nối này chịu lực cắt tại tiết diện nối Vì lực cắt bé, lấy theo cấu tạo dùng đường hàn đối đầu hàn suốt

Nội lực dùng để tính mối nối là nội lực ở tiết diện ngay trên vai cột (tiết diện Ct

)

Nội lực này phân bố cho các chi tiết: Cánh ngoài và cánh trong (bản K và cánh trong)

Chọn cặp Mmax, Ntư và Mmin, Ntư

max

tu ng

t

S

h

tu tr

t

N M

S h

Câu 17

Cơ sở để chọn kích thước cho bản K trong chi tiết nối cột trên và dưới

Trả lời:

Do bản K được nối với cánh trong của cột trên do đó bản K chính là một phần của nhánh trong cột trên nên khi chọn bản Kcó chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều dày và chiều rộng bản cánh của cột trên

Câu 18

Hãy xác định sơ đồ tính của dầm vai, nội lực tác dụng vào dầm vai Tíết dịên dầm vai chọn dựa vào cơ sở nào?

Trả lời:

Dầm vai đóng vai trò liên kết hai nhánh của cột dưới rỗng, liên kết hai đoạn cột

có tiết diện khác nhau và làm chỗ tựa cho dầm cầu trục Dầm vai được tính như dầm đơn giản nhịp L = hd

Dầm vai chịu uốn bởi lực Str, truyền từ cột trên xuống

- Chọn chiều dày bản bụng dầm vai:

Từ điều kiện ép mặt cục bộ của lực tập trung Dmax + Gdct

- Chiều cao bụng dầm vai: đồng thời thõa mãn các điều kiện

Về cấu tạo: Để đảm bảo độ cứng giữa 2 phần cột hdv 0,5.hd

Đủ để bố trí các đường hàn liên kết: 4 đường hàn góc liên kết bản K với bụng dầm vai chịu lực Str

- Tiết diện dầm vai phải thõa mãn điều kiện chịu uốn Moomen lớn nhất Mmax

nằm ngay tại tiết diện bên dưới lực Str Vì vậy phải kiểm tra điều kiện uốn của tiết diện ngay bên trái và bên phải lực Str

Câu 20

Kích thước bản đế chân cột được chọn như thế nào?

Trả lời:

Xác định kích thước bản đế:

- Diện tích bản đế nhánh xác định theo công thức

ncb

N

R

mcb: Hệ số tăng cường độ do nén cuc bộ mặt bê tông móng: 3 m 1,5

cb

bd

A m

A

Ban đầu giả thuyết mcb = 1,2 để tính toán;

- Chọn chiều rộng bản đế theo yêu cầu cấu tạo:

B = bc + 2 + 2C

- Chiều dài L của bản đế từng nhánh tính theo công thức: bd

bd

A L B



- Chiều dày bản đế: Sau khi xác định B, Ltheo các công thức trên, có được diện tích bản đế Abd = B.L

Tính ứng suất thực tế dưới bản đế theo công thức

bd

N A

  Thân cột, dầm đế và các sườn chia bản đế thành những ô bản có các điều kiện biên khác nhau Moomen uốn lớn nhất của mỗi ô bản này, tính cho dải rộng một đơn vị, được viết dưới dạng: Mô =

ôd2 Chiều dày bản đế được tính với momen uốn lớn nhất trong số các moomen Mô

của các ô bản đế, theo công thức:

ax 6

m bd

c

M f







Câu 21

Tác dụng của dầm đế Kích thước chính của đầm đế được chọn như thế nào? Tiết diện dầm đế được kiểm tra như thế nào?

Trả lời:

Các dầm đế phân phối tải trọng từ thân cột ra bản đế, đồng thời là gối đỡ cho bản

đế chịu uốn do phản lực từ móng lên và làm tăng độ cứng cho bản đế cũng như toàn bộ chân cột Nhờ có các dầm đế và sườn mà bản đế làm việc nhẹ nhàng hơn, mỏng hơn và tải trọng phân bố lên móng được đều đặn hơn so với khi chỉ có bản đế

Chiều cao dầm đế được xác định từ điều kiện chịu lực của các đường hàn góc liên kết nó với thân cột Xem như lực dọc N của cột phân đều cho các đường hàn liên kết các dầm đế với thân cột

Chiều dày dầm đế thường được kiểm tra theo các điều kiện chịu uốn ở tiết diện nguy hiểm của congxon hoặc dầm đơn giản có chiều cao vừa được xác định

3

;

b h

   

Câu 22

Tác dụng của sườn gia cường Kích thước chính của sườn gia cường được chọn như thế nào? Tiết diện sườn gia cường được kiểm tra như thế nào?

Trả lời:

Sườn gia cường phân phối tải trọng từ thân cột ra bản đế, đồng thời là gối đỡ cho bản đế chịu uốn do phản lực từ móng lên và làm tăng độ cứng cho bản đế cũng như toàn

bộ chân cột Nhờ có các sườn mà bản đế làm việc nhẹ nhàng hơn, mỏng hơn và tải trọng phân bố lên móng được đều đặn hơn so với khi chỉ có bản đế

Chiều cao sườn ngăn trước từ điều kiện đủ để bố trí các đường hàn góc liên kết sườn truyền phản lực gối (N)

Kiểm tra lại tiết diện sườn ngăn từ điều kiện chịu uốn ở tiết diện nguy hiểm

Câu 23

Cách chọn chiều dày bản mã, chọn tiết diện thanh kéo, tiết diện thanh nén trong dàn mái

Trả lời:

- Bề dày bản mã được chọn dựa vào lực lớn nhất ở thanh xiên đầu giàn, lấy theo bảng 5.1

Nội lực lớn

nhất trong

thanh bụng,

KN



150

151 Đến

250

251 đến

400

401 Đến

600

601 Đến

1000

1001 Đến

1400

1401 Đến

1800

1801 Đến

2200

2201 Đến

2600

2601 Đến

3000 Chiều dày

bản mã,

mm

- Chọn tiết diện thanh kéo:

Tính diện tích yêu cầu của tiết diện thanh, xác định theo công thức

   

.

y

c

L L

N

Dựa vào dạng tiết diện hợp lý và các bảng thép góc xác định được số hiệu thép góc, tra ra các đặc trưng hình học của tiết diện Ag; ix; iy

Tiến hành kiểm tra lại diện tích tiết diện theo công thức

 

ax

N

f v A

      

- Chọn tiết diện thanh nén:

Giả thiết hệ số uốn dọc gt, tính được

   

.

y

gt c

L L

N

f

Khi chọn tiết diện giả thiết  = 60 – 70 với thanh cánh;  = 100 – 120 với thanh bụng

Có Ayc, dựa vào các bảng thép góc, xác định được số hiệu thép góc cần dùng, tra được các đặc trưng hình học của tiết diện ix; iy; Ag (ix; iy là bán kính quán tính của tiết diện theo trục x và y)

Kiểm tra lại tiết diện đã chọn theo công thức

 

ax min

N

A



Câu 24

Trong nút dàn có nối thanh cánh, đường hàn sống và mép liên kết thanh cánh vào bản

mã được tính theo nội lực nào?

Trả lời:

Đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã được tính với nội lực

Nc = max{1,2N – 2Ngh; 0,6.N}

Trong đó: N: Nội lực của thanh cánh