ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT HOẠT TẢI CẦU TRỤC I Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng lực hãm ngang Bk=3900 Fmax Bk=3900 Fmax Fmax CT-1 Fmax CT-2 y1 y4 y2 1.000 1800 R=3200 800 R=3200 L=5000 1000 L=5000 Hình Đường ảnh hưởng phản lực gối tựa Vị trí : tung độ đường ảnh hưởng y1 = y1=0,2 ; L − (0,8 + R) L y2 = y2 = 0,84; y3 = 1; L − (0,8) L y4 = y4 = 0,36 ; • Áp lực đứng lên vai cột: ⇒ ∑yi= y1 + y2 + y3 + y4 = 2,4 L − ( R) L - Áp lực đứng lớn : Dmax= n.nc.Pmax.∑yi - Áp lực đứng nhỏ : Dmin= n.nc.Pmin.∑yi Trong : n= 1,1 : hệ số độ tin cậy; nc = 0,85: hệ số tổ hợp; Pmax = 70,7kN : lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn cầu trục Pmin = 21,1 kN: lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ ( tra catalo thép) ⇒Dmax = 1,1.0,85.70,7.(0,2+0,84+1+0,36) = 158,65 (kN) TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT Dmin= 1,1.0,85.21,1.(0,2+0,84+1+0,36) = 47,34 (kN) Do Dmax ,Dmin đặt lệch tâm so với trục cột khoảng (e) nên việc gây nén gây momen uốn cho cột: e = L1 – 0,5h= – 0,5x0,5=0,75 (m) Mmax= Dmax.e =158,65.0,75 = 118,9(kNm) Mmin = Dmin.e = 47,34.0,75 = 35,5 (kNm) • Lực hãm ngang T1tc = 0,05.( Q + Gxecon ) = 2,2(kN ) no Trong đó: Q= 80kN Gxecon = 8.0(kN) no = 2: số bánh xe bên cầu trục • Lực hãm ngang toàn cầu trục truyền lên cột: T= 1,1.0,85.2,2.(0,2+0,84+1+0,36) = 4,93(kN) II.THIẾT KẾ CHI TIẾT CẤU KIỆN I TIẾT DIỆN CỘT Xác định chiều dài tính toán: Chọn phương án cột tiết diện không đổi Giả thiết tỉ lệ độ cứng xà cột nhau, ta có: I I 7,7 n = xa : cot = 1. = 0,32 L H 24 ⇒µ= n + 0,56 0,32 + 0,56 = = 1,38 n + 0,14 0,32 + 0,14 Vậy chiều dài tính toán mặt phẳng khung là: lx = µH = 1,38.7,7 =10,6(m) Chiều dài tính toán cột theo phương mặt phẳng khung lấy khoảng cách hệ giằng cột mặt móng (giả thiết bố trí giằng cột cao trình +3.500)⇒ly = 3,5 (m) Chọn kiểm tra tiết diện: Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực tính toán: M = -97,72 (kN.m) N = -197,96 (kN) Q = -39,73(kN) ( Đây nội lực tiết diện chân cột) TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT Chiều cao tiết diện cột từ điều kiện độ cứng: 1 1 h = ÷ H = ÷ .7,7 = (0,5 ÷ 0,4) 15 20 15 20 (m) Chọn h = 50(cm) Bề rộng tiết diện cột chọn theo điều kiện độ cứng cấu tạo: ÷ ÷ ÷ bf = (0,3 0,5)h =(0,3 0,5)50=(15 25) (cm) Chọn bf = 30 (cm) Diện tích tiết diện cần thiết cột xác định sơ bộ: Ayc = N M 19796 977200 1,25 + 2,7 = 1,25 + 2,7 = 36,91 γc f Nh 1.2100 19796.50 (cm2) Bề dày bụng: = ÷ h ≥ 0,6(cm) = ÷ 50 ≥ 0,6(cm) 70 100 70 100 tw ⇒chọn tw = 1(cm) Bề dày cánh: tf: đảm bảo điều kiện truyền lực cánh bụng, không gây ứng ≤ ≤ - ≤ ≤ suất phụ phát sinh lớn: tw tf 2,1 tf 2,1 =>chọn tf = 1(cm) Vậytết diện cột: Bản cánh: Af = 1x30 = 30 (cm) Bản bụng: Aw = 1x48 = 48(cm) Diện tích toàn tiết diện: A f + Aw A= 480 10 10 300 10 =2.30 +48 = 108(cm2) MẶT CẮT TIẾT DIỆN CỘT TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT Tính đặc trưng hình học tiết diện: +Mômen quán tính tiết diện: Ix = b f h3 Iy = 12 (b f − t w )hw3 − 12 2.t f b f = 30.50 (30 − 1).483 − = 45236 (cm ) 12 12 h t 2.1.30 48.13 + w w = + = 4504(cm ) 12 12 12 12 +Bán kính quán tính: ix = iy = Ix = A 45236 = 20,4(cm) 108 Iy 4504 = 6,45(cm) 108 = A Wx = 2.I x 2.45236 = = 1809 ,4(cm ) h 50 +MôMen uốn: +Độ mảnh tính toán độ mảnh quy đổi tiết diện: λx = λy = l x 1030 f 2100 = = 50,49 ⇒ λx = λx = 50,49 = 1,60 ix 20,4 E 2,1.106 ly iy = 350 f 2100 = 54,26 ⇒ λ y = λ y = 54,26 = 1,72 6,45 E 2,1.106 +Độ lệch tâm tương đối độ lệch tâm quy đổi: M A 977200 108 = = 2,95(cm) N Wx 19796 1809,4 mx = Độ lệch tâm tương đối: +Từ mx = 2,95 , Với Af/Aw=0,5: λx = 1,60 η = (1,75 − 0,1m x ) − 0,02.( − m x )λ x (1,75 − 0,1.2,95) − 0,02.( − 2,95).1,60 = 1,39 = Với Af/Aw≥1: η = (1,9 − 0,1m x ) − 0,02.( − m x )λ x = (1,9 − 0,1.2,95) − 0,02.( − 2,95)1,60 = 1,51 TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT Với Af/Aw=30/48 = 0,625 nội suy ta có Độ lệch tâm quy đổi: η = 1,42 me = η mx = 1,42.2,95 = 4,19 < 20 =>không cần kiểm tra bền Kiểm tra ổn định tổng thể mặt phẳng uốn: σx = +Kiểm tra theo công thức: N < fγ c ϕe A ϕe λx = 1,60 Với ; me =4,19 tra bảng phụ lục ta = 0,281 (bảng 4.9 trang 314 -SBT thiết kế KC Thép – Trần Thị Thôn) N 19796 σx = = = 652 < fγ c = 2100( daN / cm ) ϕ e A 0,281 108 Vậy thỏa độ ổn định tổng thể Kiểm tra ổn định cục cánh bụng cột: Bản cánh: b b0 0,5( 30 − 1) 2,1.106 = = 14,5 < = ( 0,36 + 0,1.1,60) = 16,44 tf 2100 t f Vậy thỏa điều kiện ổn định cục Bản bụng: mx= 4,19>1 ( λx = 1,60 < hw t = 1,3 + 0,15λx w Ta có: ) ( nên: E = 1,3 + 0,15.1,602 f ) 2,1.106 = 53,25 2100 hw 48 = = 48 tw h hw = 48 < w = 53,25 tw tw Vậy có: nên thỏa điều kiện ổn định cục Không cần kiểm tra lại điều kiện ổn định tổng thể IV.TIẾT DIỆN VAI CỘT TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT Lựa chọn tiết diện Mômen uốn lực cắt tiết diện ngàm: M= ( Dmax + Gdct).e = ( 136,17+4,8).75=10572,7(kN.cm) V= Dmax + Gdct = 136,17+4,8 = 140,97 (kN); - Chọn bề rộng cánh dầm vai bề rộng cánh cột: bf = 30 (cm) - Giả thiết bề rộng cánh dầm cầu trục bdct = 25 (cm) - Chiều dày bụng cánh: tf dv = 1cm + Chọn sơ bề dày cánh dầm vai: V 102 140,97.102 tw ≥ = = 0,15(cm) (bdct + 2.t f ) f c.γ c (25 + 2.1).3460.1 + Bề dày bụng: Chọn tw = (cm) hwdv = 3V 3.14097 = = 17,62 2t f γ 2.1.1200.1 Chiều cao bụng dầm vai: Chọn hwdv dv w v c (cm) = 25 (cm) Tính đặc trưng hình học tiết diện: A = 1.25 + 2.1.25 = 75(cm2) Ix = b f h3 12 − (b f − t w )hw3 12 = 25.50 (25 − 1).483 − = 39232,6 cm ) 12 12 Wx =2Ix/h=2.39232,6/50 = 1569(cm3) S dv f = t f b f h−tf = 1.25.( 50 − 1) = 612,5 (cm3) Kiểm tra ứng suất tương đương: σ tđ = σ 12 + 3τ 12 = 277 + 3.186 ,62 = 426 (daN/cm2)< 1,15fγc = 2415 (daN/cm2) (đạt) TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT σ1 = Trong đó: τ1 = Mhwdv 869550 25 = = 277 Wx hdv 1569.50 (daN/cm2) QS f 11954.612,5 = = 186 ,6 I xtw 39232,6.1 (daN/cm2) Kiểm tra ổn định cục cánh bụng dầm: Bản cánh: b b0 0,5(25 − 1) 2,1.10 = = 12 < = 0,5 = 15,8 tf 2100 t f =>thỏa điều kiện ổn định cục Bản bụng: hw 48 2,1.10 = = 48 < 2,5 = 79 tw 2100 =>thỏa điều kiện ổn định cục Tính toán đường hàn liên kết dầm vai vào cánh cột: - Lực tác dụng lên đường hàn: Lực cắt: V = N = 140,97 (kN) Mômen: M = N.a = 140,97.50 = 7047(kN.cm) (a=50cm: lấy từ mép cột đến tâm dầm cầu trục) - - - Chọn chiều cao đường hàn: hfmax = 1,2.tmin = 1,2.10 = 12 (mm) hfmin = (mm): vào tmax = 10 (mm) Chọn hf = 12 (mm) Các đặc trưng hình học tiết diện đường hàn góc: Diện tích tiết diện đường hàn: Aw = βf hf.∑lw = 0,7.1,2.[2.(25-1) + 2.(48-1)] = 119,3 (cm2) Mômen quán tính tiết diện đường hàn: Iw = 2.0,7.[1,23.24/12 + 1,2.24.41,22 + 1,2.473/12] = 59272 (cm4) Mômen chống uốn tiết diện đường hàn: Ww = 2Iw / h = 2.59272 / 50 = 2370,8 (cm3) Kiểm tra ứng suất đường hàn: TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT M σ w = WW - 2 Q 704700 14097 + = + 2370,8 119,3 AW = 319,8 (daN/cm2) < 1800.1 Vậy liên kết hàn góc đủ bền Kích thước cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai: Gia cường cho bụng dầm vai hwdv Chiều cao hs = = 25(cm) Bề rộng bs = 250/30 + 50 = 58 (mm) = (cm) t s ≥ 2bs Bề dày: f 2100 = 2.7 = 0,44 E 2,1.10 (cm) Chọn ts = 0,7(cm) TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B Page