đồ án kết cấu thép 1

A bi: Thit k h dm sn cú chiu di L, chiu rng B bao gm sn thộp (cú hoc khụng cú dm sn), dm ph, dm chớnh chu ti hot trng phõn b u trờn mt bng sn thộp, , (KN/ ) H dm sn c cỏc ct thộp c b trớ theo chu vi ca h sn Nhp dm chớnh c la chn khụng chn khụng nh hn 12m Cỏc s liu tớnh toỏn c cho bng sau: L(m) B (KN/ 31 10.5 38,3 ) Vt liu thộp, bu lụng, que hn, v phng phỏp liờn kt t chn (c hai liờn kt phi c s dng h dm sn) - Bn sn bng thộp tm hoc cỏc tm gratings - vừng cho phộp: + i vi dm ph [ /l] : 1/250 + i vi dm chớnh [ /l] : 1/400 + i vi sn thộp [ /l] : 1/150 - H s vt ti: hot ti = 1,2 ; tnh ti =1,05 Ni dung tớnh toỏn bao gm: Tớnh toỏn thit k bn sn thộp hoc tm gratings Tớnh toỏn thit k dm ph, v dm sn (dm tit din ch I nh hỡnh hoc t hp hn hoc bu lụng) Tớnh toỏn thit k dm chớnh (dm tit din ch I t hp hn hoc bu lụng) Cú th thay i tit din dm Thit k cỏc mi ni ca dm v gia cỏc dm Th hin bn v bao gm: - Mt bng b trớ cu kin, b trớ bn sn - Chi tit cỏc cu kin dm in hỡnh - Chi tit cỏc mi ni in hỡnh - Thng kờ vt liu cú tng kt trng lng trờn 1m2 sn B Tớnh Toỏn T cỏc d kin ca ta gi thit h dm sn cú cu to gm bn sn ta lờn cỏc dm ph, dm chớnh dm ph v truyn lc xung cỏc ct THIT K H DM SN THẫP I CC S LIU CHUNG S liu thit k NHP DM PH NHP DM CHNH HOT TI TIấU CHUN 10,5 m 15.5 m 38,3 kN/m2 - H s vt ti ca tnh ti: ng = 1.05 - H s vt ti hot ti: n p = 1.2 - Ti trng tỏc dng lờn sn Tnh ti- trng lng bn thõn Hot ti- ti trng tm thi Cỏc c trng ca vt liu Thộp sn: dựng thộp bn BCT Que hn: N42 cú Cng chu kộo tớnh toỏn: f wf = 18kN / cm2 (Khi kim tra bng phng phỏp thụng thng) Cng chu ct tớnh toỏn: f wv = 15kN / cm2 ( Tớnh theo kim loi biờn - núng chy ca thộp c bn) Mụ dun n hi : E = 2.1 104 kN / cm2 Giỏ tr chuyn v tng i cho phộp: Dm chớnh: [ D/ l] = 1/ 400 Dm ph: [ D/ l] = 1/ 250 Sn : [ D/ l] = 1/150 - Thộp dm: CT34 cú: Cng chu kộo tớnh toỏn: ft = 0.85 f = 18kN / cm2 Cng chu ct tớnh toỏn: fv = 0.58 f = 12kN / cm2 II Trng lng riờng thộp: g = 78.5kN / m3 THIT K BN SN LOI DM Xỏc nh chiu dy bn sn ( hs ) v nhp sn ( ls ) Cn c hot ti tiờu chun tỏc dng lờn sn pc = 38,3kN / m2 , ta chn trc chiu dy sn hs = 12mm - Tng ti trng tiờu chun tỏc dng lờn sn q = g c + pc = (g hs ) + pc = 78.5 0.012 + 38,3 = 39.242kN / m2 c - Tng ti trng tớnh toỏn lờn sn: q = g tt + ptt = g c ng + pc n p = ( 0.942 1.05) +( 38.3 1.2) = 46,95kN / m2 ( tt ) ( ls : hs Xỏc nh t s - ) Theo cụng thc gn ỳng ca A.L.Teloian: ls 4no ổ ỗ1 + 72 E1 c ữ = 150 = hs 15 ỗố no q ữ 15 ứ ổ 2.31 104 ỗ1 + 72 ữ = 73, 286 ỗ 1504 39, 48 10- ữ ố ứ Trong ú: ộl ự no = s ỳ = 150 ờở Dỳ ỷ E1 = E 2.1 104 = = 2.31 104 kN / cm2 - v - 0.32 đ ls = hs 73, 286 = 12 73.286 = 890mm Chn ls = 1000mm = 1m c?t d?m chớnh d?m ph? gi?a a 10.5 d?m ph? biờn 1 1 1 1 1 1 1 1 15.5 1 1 1 1 1 1 1 15.5 31 Ct di bn theo phng cnh ngn rng 1cm 2.Kim tra vừng ca bn 1 = 1.5 = 0.72cm +a +1.08 ộ Dự D 0.644 = = < ỳ= ls 100 155.27 ờởls ỳ ỷ 150 D= Do Trong ú: - qsc ls (39.242 0.01) 14 12 Do = = = 0.015m = 1.5cm 384 E1 I 384 2.31 108 0.01 0.0123 a (1 +a ) = 3Do 12 = = 4.688 đ a = 1.08 hs 1.22 Kim tra bn ca bn H M max + F W 2.132 0.0357 = + = 35616kN / m2 < f g c = 21 104 = 210000kN / m2 0.012 0.01 0.01 0.012 s = Trong ú: H = 10n E1 hs a Da 2.31 104 1.23 0.72 = 10 n = 10 1.15 = 2.132kN ls2 15.5ls2 15.5 1002 M max = qstt ls2 46.95 0.01 12 - H f = - 3.725 0.00615 = 0.0357kN m 8 Vy kớch thc bn tha iu kin vừng v bn III THIT K DM PH( THẫP NH HèNH) Chn tit din dm a S tớnh - Dm n gin, nhn dm chớnh lm gi ta Ldp=10.5m b Ti trng tỏc dng lờn dm ph - Ti trng sn truyn vo v trng lng bn thõn dm, tỏc dng di dng phõn b u Dm ph biờn: ổ Ti trng tiờu chun: qdpc = 1.01 ỗỗ qsc ố aử ữ ữ = 1.01 2ứ ổ 1ử ỗỗ 39.242 ữ ữ = 19.82kN / m 2ứ ố Ti trng tớnh toỏn: ổ aử tt qdp = 1.01 ỗỗ qstt ữ ữ = 1.01 2ứ ố ổ 1ử ỗỗ 46.95 ữ ữ = 23.71kN / m 2ứ ố Dm ph gia: Ti trng tiờu chun: c qdp = 1.01 qsc a = 1.01 ( 39.242 1) = 39.634kN / m ( ) Ti trng tớnh toỏn: tt qdp = 1.01 qstt a = 1.01 ( 46.95 1) = 47.42kN / m ( ) c Ni lc dm ph - Dựng phng phỏp c hc kt cu xỏc nh ni lc dm M max ldp 10.52 =q = 47.42 = 653.6kN m 8 tt dp ldp tt Qmax = qdp = 47.42 10.5 = 247.853kN d Chn tit diờn dm ph - S dng thộp ch I - Mụ men chng un cn thit: Wyc = M max 653.6 100 = = 2267cm3 f gc 24 1.2 Tra bng: Chn tit din I 60 cú Wx = 2560cm3 > Wyc = 2267cm3 Cỏc c trng hỡnh hc: hdp = 60cm ; trng lng bn thõn 1.08kN / m - I x = 76806cm4 ; Wx = 2560cm3 F = 138cm2 ; S x = 1491cm3 - Tớnh li ti trng tỏc dng lờn dm ph Ti trng tiờu chun: Hot ti tỏc dng lờn sn: 38.3 = 38.3kN / m Trng lng bn thõn sn: 0.942 = 0.942kN / m Trng lng bn thõn dm: 1.08kN / m c qdp = 38.3 + 0.942 +1.08 = 40.322kN / m Ti trng tớnh toỏn: Hot ti tỏc dng lờn sn: 1.2 38.3 = 45.96kN / m Trng lng bn thõn sn: 1.05 0.942 = 0.989kN / m Trng lng bn thõn dm: 1.05 1.08 = 1.134kN / m tt qdp = 45.96 + 0.989 +1.134 = 48.083kN / m 2.Kim tra bn cho dm M max tt Qmax = qdp - t ldp = 48.083 10.5 = 252.435kN Kim tra bn chu un ti gia nhp: s max = - ldp 10.52 =q = 48.083 = 642.64kN m 8 tt dp M max 642.64 100 = = 25.07 < f g c = 1.2 21 = 25.2kN / cm2 Wth 2560 Kim tra bn chu ct ti gi: max = Qmax S x 252.435 1491 = = 4.076 < f v g c = 12kN / cm2 Ix d 76806 1.2 e Kim tra vừng ca dm hỡnh c ộ Dự D qdp ldp 0.40322 10503 = = = 0.0037 < ỳ = = 0.004 ( Tha) ờở l ỳ ldp 384 EI x 384 2.1 10 76806 ỷ 250 f Kim tra n nh tng th cho dm - Cú bn sn sn thộp liờn kt vo cỏnh trờn ca dm nờn khụng cn kim tra n nh tng th cho dm IV THIT K DM CHNH (DM T HP HN) Chn tit din dm chớnh a S tớnh - Quan nim dm n gin gi lờn ct b Ti trng tỏc dng lờn dm chớnh - Do phn lc u gi ta ca dm ph (mt bờn dm) P P/2 1 1 1 1 1 1 1 0.5 15.5 c P c = qdp ldp ldp tt Ptt = qdp = 40.032 10.5 = 210.168kN = 48.083 10.5 = 252.435kN Ta quy ti trng phõn b u tỏc dng lờn dm chớnh nP c 15.5 210.168 q = = = 210.168kN / m ldc 15.5 c dc nPtt 15.5 252.435 q = = = 252.435kN / m ldc 15.5 tt dc c Ni lc ca dm chớnh - Ti v trớ gia dm: M max - ldc2 15.52 =q = 252.435 = 7567kN m 8 tt dc Ti v trớ gn gi ta: tt Qmax = qdc ldc 15.5 = 252.435 = 1653kN 2 d Chn tit din dm chớnh (dựng dm ch I t hp hn) - S b chiu cao tit din: hdc = 5.5 Wyc = 5.5 - M max 756700 = 5.5 = 161cm f 24 Chiu cao nh nht ca tit din dm: hmin = f ộldc ự ldc 21 1550 ỳ = 400 = 112cm 24 E ờở D ỳ 1.15 ỷ ntb 24 2.1 10 tw - Tớnh s b chiu dy bng dm Qmax 1653 = = 1.82cm Chn tw = 1.8cm hdc f c 112 12 Chiu cao kinh t ca dm chớnh: hkt = k Wyc = 1.15 tw 31530 = 152cm 1.8 Chn hdc = 150cm - Xỏc nh kớch thc cỏnh dm Din tớch tit din cỏnh : Af = 3Wyc 4hdc = 31530 = 157cm2 150 Chn b rng cỏnh b f = 65cm Chiu dy bn cỏnh t f = 2.4cm - Tớnh cỏc c trng hỡnh hc ca tit din: Din tớch tit din: A = ( 2.4 65) +(1.8 145.46) = 574cm2 Momen quỏn tớnh i vi trc x: Ix = 1 65 1503 - 31.6 145.463 = 2071863cm4 12 Momen chng un i vi trc x: Wx = I x 2071863 = = 27624cm3 hdc 150 Momen tnh ca cỏnh i vi trc x: S f = ( 65) 0.5(145.46 + 2) = 9584cm3 Momen tnh ca na tit din i vi trc x: S x = 9584 + - 145.46 145.46 1.8 = 14344cm3 Trng lng m dm: g A = 78.5 574 10- = 4.506kN / m 10 24 650 X 1500 X 24 18 - Tớnh ti ni lc ca dm: 15.52 = 6716.7kN m 15.5 Ti v trớ gn gi ta: Qmax = ( 252.435 + 4.503) = 1687kN l Ti v trớ cỏch gi ta on dc = 3.9m : M1 = (1687 +843.5) 3.9 = 4934.5kN m Q Q1 = max = 843.5kN Ti v trớ gia dm: M max = ( 252.435 + 4.506) e Kim tra bn cho tit din - Ti v trớ gia dm: s max = M max 671670 = = 20 < f g c = 25.2kN / cm2 Wx 27624 = - Ti v trớ gn gi ta: t - Ti v trớ cỏch gi ta 3.9m: max Qmax S x 1687 14344 = = 6.5 < f v g c = 12kN / cm2 I x tw 2071863 1.8 11 s1 = t1= M1 hw 493410 145.2 = = 17.3kN / cm2 Wx hdc 27624 150 Q1 S f I x tw = 843.5 9584 = 2.2kN / cm2 2071863 1.8 s td = s 12 + t 12 = 17.32 + 2.22 = 17.7kN / cm2 < 1.15 f g c = 24.15kN / cm2 Vy cỏc iu kin bn u tha f Kim tra iu kin vừng - Chn hdc = 150cm > hmin = 112cm khụng cn kim tra iu kin vừng g Kim tra iu kin n nh tng th - Dm chớnh c bn sn thộp liờn kt vo cỏnh trờn chu nộn nờn khụng cn kim tra n nh tng th (liờn kt bng mt) h Kim tra bng dm chu ng sut cc b s cb = P P = Ê f gc Acb hs Z - Do cú dm ph liờn kt vo bng dm chớnh, truyn phn lc lờn dm chớnh nờn ta phi kim tra bng dm chớnh chu ng sut cc b - Chn kiu liờn kt hn bn gi vo bng dm chớnh v bt bu-long bn gi ny vi bng dm ph s cb = P P 252.435 = = = 23.1 < f g c = 25.2kN / cm2 Acb hs Z 1.2 Z = ( hh + tw ) + h1 = (1.8 +1.8) +1.8 = 9cm Trong ú: hh - l chiu cao ng hn, chn s b bng hh = 1.8cm ẻ [ hmin hmax ] = [ 1.2t] = [ 16.8] mm (liờn kt hỡnh ch T) h1 - chiu dy bn gi, chn h1 = 1.8cm 12 Dam phu P Dam chinh i Kim tra iu kin n nh cc b - Bn cỏnh: bo 314 E = = 15.7 < 0.5 = 16 tf 20 f Tha n nh cc b - Bn bng (gn gi ta): mnh quy c ca bn bng: lf = hw tw f 146 = E 1.8 21 = 2.6 < ộởờl f ự ỳ = 3.2 ỷ 21 104 Khụng cn t sn ngang gia cng bng dm j Kim tra iu kin bn ti v trớ lc trung 13 s td = s 12 +s cb2 - s cb s + 3t 12 = 17.32 + 25.22 - 17.3 25.2 + 2.22 = 22.6 < 1.15 f = 24.15kN / cm2 ( V Tha ) THIT K LIấN KT Liờn kt ni dm chớnh (liờn kt hn i u) - Dm chớnh di 15.5 m cn thc hin ni dm - D nh ni ti v trớ cỏch gi ta 3.9m cú Q = 843.5kN ; M = 4934.5kN.m - Dựng liờn kt hn i u, iu kin kim tra thụng thng - Cỏc c trng hỡnh hc ca tit din hn i u: Momen khỏng un : Wh = Wx = 27624cm3 Din tớch ng hn: Ah = A = 574cm2 - Kim tra bn ng hn i u: sh = M 493450 = = 17.9kN / cm2 Wh 27624 th= Q 843.5 = = 1.5kN / cm2 Ah 574 s td = s h + 3t h = 17.92 + 1.52 = 18.07 < 1.15 f wt g c = 20.7kN / cm2 14 Liờn kt dm ph vi dm chớnh (liờn kt bu-lụng) - Bu-lụng cp bn 5.6 cú: Cng chu ct tớnh toỏn : fvb = 19kN / cm2 Cng chu kộo tớnh toỏn : ftb = 21kN / cm2 Cng chu ộp mt tớnh toỏn : fcb = 40kN / cm2 d = 3.0cm ng kớnh bu-lụng: - H s iu kin lm vic ca bu-lụng : g b = 0.9 - H s iu kin lm vic ca kt cu: g = - Chn bu-lụng v bn thộp b trớ nh hỡnh v: 15 1500 Dam phu Ban thep 380x220x10 - Ni lc ti v trớ gi ta: M = 0; Q = 252.435kN - Mụ men lch tõm: M lt = Q e = 252.435 9.7 = 2448.6kN cm - Tớnh kh nng chu lc ca bu-lụng (bu-lụng lm vic chu ct v ộp mt) Kh nng chu ct bu-lụng: [ N] vbl = fvb g b Ab g = 19 0.9 7.06 = 121kN Kh nng chu ộp mt bu-lụng: [ N] = dồ d đ [ N] = [ N] cb bl - fcb g b = 3.0 40 0.9 = 108kN vbl = 97.2kN Lc tỏc dng lờn bu-lụng: Q 252.435 = = 31.6kN n M l 2448.6 27 Do mụ men lch tõm: N M = lt max = = 41kN mồ l i 92 + 272 Do lc ct: NQ = - ( ) Hp lc Q v M lt tỏc dng lờn bu-lụng: Nb = NQ2 + N M2 = 97.22 + 412 = 105.5 < [ N ] bl g = 108kN 16 100 40 100 40 100 18 50 120 50 18 Tớnh liờn kt gia cỏnh v bng dm chớnh - Chiu cao ca ng hn: h f Qmax S f b f f wf I x ( ) = 1687 9584 = 0.238cm ( 0.7 18) 2701863 chng g chn h f = 4mm 17 [...]... max Qmax ´ S x 16 87 ´ 14 344 = = 6.5 < f v ´ g c = 12 kN / cm2 I x ´ tw 20 718 63´ 1. 8 11 s1 = t1= M1 hw 493 410 14 5.2 ´ = ´ = 17 .3kN / cm2 Wx hdc 27624 15 0 Q1 ´ S f I x ´ tw = 843.5´ 9584 = 2.2kN / cm2 20 718 63´ 1. 8 s td = s 12 + 3´ t 12 = 17 .32 + 3´ 2.22 = 17 .7kN / cm2 < 1. 15 f ´ g c = 24 .15 kN / cm2 Vậy các điều kiện bền đều thỏa f Kiểm tra điều kiện độ võng - Chọn hdc = 15 0cm > hmin = 11 2cm không cần... bụng: lf = hw ´ tw f 14 6 = ´ E 1. 8 21 = 2.6 < éëêl f ù ú = 3.2 û 21 10 4 → Không cần đặt sườn ngang để gia cường bụng dầm j Kiểm tra điều kiện bền tại vị trí lực tập trung 13 s td = s 12 +s cb2 - s cb ´ s 1 + 3t 12 = 17 .32 + 25.22 - 17 .3´ 25.2 + 3´ 2.22 = 22.6 < 1. 15 f = 24 .15 kN / cm2 ( V Thỏa ) THIẾT KẾ LIÊN KẾT 1 Liên kết nối dầm chính (liên kết hàn đối đầu) - Dầm chính dài 15 .5 m cần thực hiện nối... 252.435 = = = 23 .1 < f ´ g c = 25.2kN / cm2 Acb hs Z 1. 2´ 9 Z = 2 ( hh + tw ) + h1 = 2 (1. 8 +1. 8) +1. 8 = 9cm Trong đó:  hh - là chiều cao đường hàn, chọn sơ bộ bằng hh = 1. 8cm Î [ hmin ¸ hmax ] = [ 6 ¸ 1. 2t] = [ 6 ¸ 16 .8] mm (liên kết hình chữ T)  h1 - chiều dày bản gối, chọn h1 = 1. 8cm 12 Dam phu P Dam chinh i Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ - Bản cánh: bo 314 E = = 15 .7 < 0.5 = 16 tf 20 f → Thỏa... 40´ 0.9 = 10 8kN vbl = 97.2kN Lực tác dụng lên 1 bu-lông: Q 252.435 = = 31. 6kN n 8 M ´l 2448.6´ 27 Do mô men lệch tâm: N M = lt max = = 41kN 2 må l i 2´ 92 + 272  Do lực cắt: NQ =  - ( ) Hợp lực do Q và M lt tác dụng lên 1 bu-lông: Nb = NQ2 + N M2 = 97.22 + 412 = 10 5.5 < [ N ] min bl ´ g = 10 8kN 16 10 0 40 10 0 40 10 0 18 50 12 0 50 18 3 Tính liên kết giữa cánh và bụng dầm chính - Chiều cao của đường hàn:... dầm chính (liên kết bu-lông) - Bu-lông cấp độ bền 5.6 có:  Cường độ chịu cắt tính toán : fvb = 19 kN / cm2  Cường độ chịu kéo tính toán : ftb = 21kN / cm2  Cường độ chịu ép mặt tính toán : fcb = 40kN / cm2 d = 3.0cm  Đường kính bu-lông: - Hệ số điều kiện làm việc của bu-lông : g b = 0.9 - Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu: g = 1 - Chọn 8 bu-lông và bản thép bố trí như hình vẽ: 15 15 00 Dam phu Ban...24 650 X 15 00 X 24 18 - Tính tại nội lực của dầm: 15 .52 = 6 716 .7kN m 8 15 .5  Tại vị trí gần gối tựa: Qmax = ( 252.435 + 4.503) ´ = 16 87kN 2 l  Tại vị trí cách gối tựa 1 đoạn dc = 3.9m : 4 1 M1 = ´ (16 87 +843.5) ´ 3.9 = 4934.5kN m 2 Q Q1 = max = 843.5kN 2  Tại vị trí giữa dầm: M max = ( 252.435 + 4.506) ´ e Kiểm tra bền cho tiết diện - Tại vị trí giữa dầm: s max = M max 6 716 70 = = 20 < f ´... Dùng liên kết hàn đối đầu, điều kiện kiểm tra thông thường - Các đặc trưng hình học của tiết diện hàn đối đầu:  Momen kháng uốn : Wh = Wx = 27624cm3  Diện tích đường hàn: Ah = A = 574cm2 - Kiểm tra độ bền đường hàn đối đầu: sh = M 493450 = = 17 .9kN / cm2 Wh 27624 th= Q 843.5 = = 1. 5kN / cm2 Ah 574 s td = s h 2 + 3t 2 h = 17 .92 + 3´ 1. 52 = 18 .07 < 1. 15 f wt ´ g c = 20.7kN / cm2 14 2 Liên kết dầm phụ... 380x220x10 - Nội lực tại vị trí gối tựa: M = 0; Q = 252.435kN - Mô men lệch tâm: M lt = Q´ e = 252.435´ 9.7 = 2448.6kN cm - Tính khả năng chịu lực của 1 bu-lông (bu-lông làm việc chịu cắt và ép mặt)  Khả năng chịu cắt 1 bu-lông: [ N]  vbl = fvb ´ g b ´ Ab ´ g = 19 ´ 0.9´ 7.06´ 1 = 12 1kN Khả năng chịu ép mặt 1 bu-lông: [ N] = då d ´ ® [ N] = [ N] min cb min bl - fcb ´ g b = 3.0´ 1 40´ 0.9 = 10 8kN vbl... ổn định tổng thể - Dầm chính được bản sàn thép liên kết vào cánh trên chịu nén nên không cần kiểm tra ổn định tổng thể (liên kết bằng mặt) h Kiểm tra bụng dầm chịu ứng suất cục bộ s cb = P P = £ f ´ gc Acb hs Z - Do có dầm phụ liên kết vào bụng dầm chính, truyền phản lực lên dầm chính nên ta phải kiểm tra bụng dầm chính chịu ứng suất cục bộ - Chọn kiểu liên kết hàn bản gối vào bụng dầm chính và bắt... bl ´ g = 10 8kN 16 10 0 40 10 0 40 10 0 18 50 12 0 50 18 3 Tính liên kết giữa cánh và bụng dầm chính - Chiều cao của đường hàn: h f ³ Qmax ´ S f 2 b f ´ f wf ´ I x ( ) = 16 87 ´ 9584 = 0.238cm 2 ( 0.7 ´ 18 ) ´ 27 018 63 → Để chống gỉ chọn h f = 4mm 17