Đồ án kết cấu thép 2 thầy Đắc Đại học Bách Khoa tp. Hồ Chí Minh

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIN C Thuyết minh tính toán đồ án thép Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng ,1 nhịp ( khung zamil) A Thiết kế xà gồ mái: Xà gồ mái chịu tác dụng tải trọng mái, lớp cách nhiệt trọng l-ợng thân xà gồ Lớp mái xà gồ đ-ợc chọn tr-ớc theo tµi liƯu “ Pre – Engineered Buildings Design Manual Sau đ-ợc kiểm tra lại theo điều kiện bền điều kiện biến dạng xà gồ - Tấm lợp mái : (single skin panels) hình dạng lợp mái chọn nh- sau: Có thông số kỹ thuật : Chiều dày (mm) Trọng l-ợng (kG/m2) D.tÝch 1tÊm (m2) T¶i träng cho phÐp (kN/m2) 0,7 6,59 8,39 1,96 -Trang: - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 10 GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC 31 36 31 213 213 213 213 213 1065 Type " F " steel panel - Lớp cách nhiệt: - Xà gồ : Ta chọn xà gồ hình chữ Z bên xà gồ hình chữ C biên nhằm làm tăng ổn định cho mái Hình dạng thông số xà gồ chữ Z Chọn tiết diện xà gồ tiết diện chữ Z (là loại xà gồ đ-ợc chế tạo từ thép cán nguội) Tiết diÖn Ix Wx (cm ) (cm3) Iy Wy (cm ) (cm3) 200Z17 358,8 35,88 49,86 Träng l-ỵng (kg/m) Chiều dày (mm) Diện tích (cm2) Tải trọng cho phép (KN) 4,74 1,75 6,04 16,44 7,01 20 85 20 180 200 1.75 60 Tiết diện 1.75 Xà gồ chữ Z(200Z17) Jx (cm4) Wx (cm3) Jy Wy (cm ) (cm3) Xà gồ chữ C(180ES20) Trọng l-ợng (kg/m) Chiều dày (mm) DiÖn tÝch (cm2) L (mm) -Trang: - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 180ES20 491,7 GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC 49,17 73,73 12,12 6,11 2,0 7,8 20 Tải trọng tác dụng lên xà gồ : Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm : tải trọng tôn lợp mái, tải trọng lớp cách nhiệt, tải trọng thân xà gồ tải trọng hoạt tải sửa chữa mái Chọn khoảng cách xà gồ mặt : 1,5 m 1,5 1,52 m Khoảng cách xà gồ mặt phẳng mái : cos 8,530 (Độ dốc i = 15   = 8,53o) a.TÜnh t¶i : VËt liƯu mái Hệ số Tải trọng tiêu Tải trọng tính v-ợt tải chuẩn (kG/m ) toán (kG/m2) lớp tôn lợp mái 1,05 6,59 6,92 Xà gồ mái 200Z17 1,05 4,74 4,98 Xà gồ mái 180ES20 1,05 6,11 6,416 Bọt thuỷ tinh cách 1,2 10 12 nhiệt b Hoạt tải: Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 30 kG/m2 với hệ số v-ợt tải n = 1,3 ptt = 30.1,3 = 39 kG/m2 Tải trọng tác dụng lên xµ gå 200Z17: 1,5 qtc = (6,59 + 10 + 30) + 4,74 = 75,56 (kG/m) cos 8,530 1,5 qtt = (6,92 + 12 + 39) + 4,74.1,05 = 93,01(kG/m) cos 8,530 Kiểm tra lại xà gồ chọn : Xà gồ d-ới tác dụng tải trọng lớp mái hoạt tải sửa chữa đ-ợc tính toán nh- cấu kiện chịu uốn xiên Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ tác dụng theo ph-ơng với trục x-x tạo với ph-ơng ngang góc = 8,53o (§é dèc i = 15) y y x x xq.sin  x q.sin y y q q.cos  q q.cos a Kiểm tra với xà gồ chữ Z -Trang: - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRN TIN C Tải trọng tác dụng theo ph-ơng x-x y-y tc q x q tc sin   75,56 sin 8,53  11,2 kG / m tc q y  q tc cos   75,56 cos 8,53  74,72 kG / m q x  q tt sin   93,01 sin 8,53  13,79 kG / m tt q y  q tt cos  93,01 cos 8,53  91,98 kG / m *Theo ®iỊu kiƯn bỊn: M M  td   x   y  x  y   c f Wx Wy tt c = hệ số điều kiện làm việc f =2150 kG/cm2 : c-ờng độ thép xà gồ Xà gồ tính toán theo ph-ơng dầm đơn giản đầu tựa lên xà ngang mô men đạt giá trị lớn nhịp tt q y B 91,98.600 2.10  Ta cã : Mx    41391,98 kG.cm 8 tt q x B 13,79 600 10 2 My    1551 ,8 kG.cm 32 32 qx qy 3000 6000 3000 My Mx Sơ đồ tính xà gồ theo ph-ơng x-x y-y: td x  y  41391,98 1551,8   1153,6  221,38  1375kG / cm   c f  2150kG / cm 35,88 7,01 *KiĨm tra theo ®iỊu kiện biến dạng: Xà gồ có độ võng theo ph-ơng nhiên độ võng theo ph-ơng mặt phẳng mái nhỏ nên bỏ qua , ta xét đến độ võng theo ph-ơng vuông góc với mặt phẳng mái y   5.10  C«ng thøc kiĨm tra : B  B  200 tc q y B 74,72.10  2.600 Ta cã :  y    1,7 cm 384 E.I x 384 2,1.10 6.409,1  1,7   0,00283  2,83 10 3  5.10 3 B 600 VËy xµ gồ 200Z17 đảm bảo điều kiện c-ờng độ ®iỊu kiƯn ®é b KiĨm tra víi xµ gå chữ C *Tải trọng tác dụng: -Trang: - ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN C Tải trọng tác dụng lên xà gồ 180ES20: 1,5 qtc = (6,59+ 10 + 30) + 6,11 = 41,52 (kG/m) cos 8,53 1,5 qtt = (6,92 + 12 + 39) + 6,11.1,05 = 50,44(kG/m) cos 8,53 Tải trọng tác dụng theo ph-ơng x-x y-y lµ : tc q x  q tc sin   41,52 sin 8,53  6,16 kG / m tc q y  q tc cos   41,52 cos 8,53  41,1 kG / m q x  q tt sin   50,44 sin 8,53  7,48 kG / m tt q y  q tt cos  50,44 cos 8,53  49,88 kG / m tt *Theo ®iỊu kiƯn bỊn :  td   x   y  Mx My    cf Wx Wy c = hệ số điều kiện làm việc f =2150 kG/cm2 : c-ờng độ thép xà gồ Xà gồ tính toán theo ph-ơng dầm đơn giản đầu tựa lên xà ngang mô men đạt giá trị lớn nhịp tt q y B 49,88.600 2.10  Ta cã : Mx    22446 kG.cm 8 tt q x B 7,48 600 10 2 My    841,5 kG.cm 32 32 qx qy 3000 6000 3000 My Mx Sơ đồ tính xà gồ theo ph-ơng x-x y-y: 22446 841,5   456,5  69,43  525,93kG / cm   c f  2150kG / cm 49,17 12,12 *Kiểm tra theo điều kiện biến dạng: Xà gồ có độ võng theo ph-ơng nhiên độ võng theo ph-ơng mặt phẳng mái nhỏ nên bỏ qua , ta xét đến độ võng theo ph-ơng vuông góc với mặt phẳng mái  y  td   x   y        5.10  B  B  200 C«ng thøc kiĨm tra : tc Ta cã : q y B 41,1.10  2.600 y    0,82cm 384 E.I x 384 2,1.10 6.491,7  0,82   0,00137  1,37 10 3  5.10 3 B 600 -Trang: - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC VËy xµ gồ chữ C 180SE20 đảm bảo điều kiện c-ờng độ điều kiện độ võng B.Các kích th-ớc khung ngang 1.Các thông số cầu trục: Với sức trục Q = 10 tấn, chế độ làm việc trung bình ,chọn trục định vị trùng với mép cột = 750 mm Các thông số kỹ thuật Sức Nhịp Kích th-ớc gabarit áp lực bánh Trọng l-ợng trục cầu (mm) xe lên ray (T) Q(T) trôc (T) (m) B K Hct B1 Pmaxc Xe Toàn cầu trục KP-70 52,83 120 120 24 120 10 19,5 6300 4400 1900 260 13,5 2.Ray cÇu trơc: Loại ray sử dụng KP-70 có thông số kü tht sau: KÝch th-íc (mm) Lo¹i ray Khèi H B b l-ợng 1m dài, kg 28 120 70 14 Lấy chiều cao ray lớp đệm là: Hr = 120 + 20 = 140 (mm) 3.DÇm cÇu trơc: Tõ b-ớc cột thông số cầu trục ta chọn dầm tiết diện chữ I định hình cao 50 cm có thông số nh- sau: 14 4.Kích th-ớc khung ngang: Xác định chiều cao cột vai cột: Sơ đồ cấu tạo khung nhà 500 16 6500 8700 2200 200 21000 A B -Trang: - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC Ta cã : H1 = 6,5 m H2 = Hk + 100+f = 1900 + 100 +200 = 2200 mm = 2,2 m Ht = H2 + HDCT + Hr = 2,2+0,5+0,14 = 2,84 m Hd = H1 + H2 - Hk = 6,5 +2,2- 2,84 = 5,86 m Hc = Ht + Hd = 2,84+5,86 = 8,7 m C Tác dụng cách bố trí hệ giằng mái , gi»ng cét *T¸c dơng cđa hƯ gi»ng : - Bảo đảm tính bất biến hình độ cứng không gian hệ khung - Bảo đảm ổn định tỉng thĨ cho mét sè cÊu kiƯn chÞu nÐn - Chịu tải trọng dọc nhà - Bảo đảm cho việc thi công dựng lắp đ-ợc an toàn thuận tiện a.Tác dụng cách bố trí hệ giằng mái - Tác dụng + Bảo đảm ổn định cho dàn theo ph-ơng mặt phẳng uốn + Dàn gió chịu tác dụng tải trọng gió theo ph-ơng dọc nhà + Hệ giằng dọc theo đầu cột chịu lực hÃm theo ph-ơng dọc nhà *Cách bố trí : xem vẽ A1 bTác dụng cách bố trí hệ giằng cột - Tác dụng : + Bảo đảm bất biến hình học + Bảo đảm độ cứng toàn nhà theo ph-ơng dọc + Chịu tác dụng tải trọng dọc nhà đảm bảo ổn định cho cột *Cách bố trí : xem vẽ A1 D thiết kế khung ngang I Xác định tải trọng : 1.Tĩnh tải: - Tải trọng mái xà gồ : thực tế tải truyền lên khung d-ới dạng lực tập trung điểm đặt xà gồ, số l-ợng lực tập trung > nên ta quy tải phân bố (trên mặt bằng) (6,59  10 ) 16 5,42   )  125 ,43(kG / m) grtc =  o 21   cos 8,53  (6,92  12 ) 16 5,42 1,05   ).6  140 ,8(kG / m) grtt   o 21  cos 8,53  -T¶i träng thân khung ngang : Ch-ơng trình Sap 2000 tự tính ta giả thiết tiết diện cột r-ờng ngang - Tải trọng xà gồ t-ờng tôn đặt cao trình xà gồ t-ờng: Víi cét cao 8,7 m, nh-ng cã 1m t-êng gạch tự mang d-ới không kể đến, tính đến trọng l-ợng xà gồ t-ờng tôn t-ờng từ cốt +1m trở lên trên, t-ơng ứng với chiều dài cột 7,7m , giả thiết dùng xà gồ 200Z17 dặt cách m , trọng l-ợng quy thành lực phân tập trung đặt đỉnh cột, gây mômen ng-ợc chiều với mômen tải trọng nhà gây nên không xét đến G tuong  6,92 8.6 + 4,98.5.6 = 481,6 kG Vậy tĩnh tải tác dụng lên r-ờng ngang : gr = 140,8 kG/m Tĩnh tải tác dụng lên đỉnh cét : Gc = 481,6 kG -Trang: - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN C -Tĩnh tải cầu trục: Tải trọng thân dầm cầu trục, ray lớp đệm :Tải tác dụng lên vai cột tính toán ta đ-a tim cột d-ới dạng lực tập trung m« men Gtc=(gct +g ).l = (76,1+ 71,23).6 = 883,98 kG Gtt = 1,05 Gtc = 1,05 883,98= 928,18 kG Mtc = Gtc e = 883,98 0,55 = 486,2 kGm Mtt = Gtt e = 928,18 0,55 = 510,5 kGm 2.Hoạt tải: Tải trọng tạm thời sử dụng mái đ-ợc lấy theo TCVN 2737-1995 mái không ng-ời qua lại, có hoạt tải sửa chữa có giá trị tiêu chuẩn: ptc=30kG/m2 ptt =1,3.30.6 = 234 (kG/m) 3.Hoạt tải cầu trục: a Hoạt tải ®øng cÇu trơc: tc Pmax  13,5T QG 10  24 tc tc Pmin   Pmax   13,5 3,5T no áp lực thẳng đứng lớn cầu trục truyền lên vai cột Dmax xác định theo đ-ờng ảnh h-ởng phản lực Dmax = n.nc.( P tc max  yi ) Dmin = n.nc.( P tc  yi ) tc pmax tc tc pmax 1900 pmax 4400 4400 4100 1600 6000 6000 y1=1 y2=0,267 y3=0,683 Trong : n = 1,1 nc = 0,85 hệ số tổ hợp xét tải trọng hai cầu trục chế độ trung bình nhẹ Từ ta tính đ-ợc áp lực Dmax , Dmin : Dmax = n.nc.( P tc max  yi ) = 1,1.0,85.13,5.( y1 + y2 + y3) = 1,1.0,85.13,5.( + 0,267 + 0,683) Dmax = 24,61 T Dmin = n.nc.( P tc  yi ) =1,1.0,85 3,5.( y1 + y2 + y3) = 1,1.0,85 3,5.( + 0,267 + 0,683) Dmax = 6,38 T Điểm đặt Dmax , Dmin trùng với điểm đặt dầm cầu trục Tải tác dụng lên vai cột tính toán ta đ-a tim cột d-ới dạng lực tập trung mô men Mmax= Dmax e = 24,61,0,55 = 13,536 Tm -Trang: - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC Mmin= Dmin e = 6,38 0,55 = 3,509 Tm D 24,61 tc D max  max   22,37T n 1,1 D 6,38 tc D    5,8T n 1,1 tc tc M max  D max e  22,37 0,55 = 12,3 Tm tc tc M  D e  5,8 0,55 = 3,19 Tm b.Lùc h·m ngang T : Lùc h·m ngang mét bánh xe truyền lên dầm cầu trục tr-ờng hợp móc mềm xác định theo công thức : T n c n.T1  y i Víi T1 : lùc hÃm ngang tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lªn ray T T1 = o no To : lùc hÃm tác dụng lên toàn cầu trục T f 0,1 0,7 To  (Q  G xecon )  (10  4)  0,7T  T1  o   0,35T 2 no §èi víi mãc mỊm f = 0,1 T  n c n.T1. yi  0,85.1,1.0,35.(1  0,267  0,683)  0,638 T Lùc h·m đặt cột mặt dầm cầu trục cách mặt vai cột 0,64m ; cách đỉnh cột ®o¹n y = 8,7 - 6,5 = 2,2 m 4.Tải trọng gió: Tải trọng gió gồm hai thành phần : phần tĩnh phần động.ở chiều cao nhà < 36m tỉ số chiều cao nhịp < 1,5 nên bỏ qua thành phần động gió Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm: - Gió thổi lên mặt t-ờng dọc đ-ợc chuyển thành phân bố cột khung - Gió thổi phạm vi mái đ-ợc tính tải phân bố mái, chuyển thành phân bố lên khung - Khu vực xây dựng công trình thuộc vùng gió II-B, áp lực phân bố là: Wo=95 (kG/m2) Tải trọng gió tính toán tác dụng lên m2 bề mặt thẳng đứng công trình là: q=(n.Wo.k.c) Trong đó: Wo áp lực độ cao 10m - k hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc vào dạng địa hình k xác định hai mức, mức đỉnh cột mức đỉnh mái - Mức đỉnh cột ë cao tr×nh 8,7 (m) cã k1= 0,9688 (néi suy) - Mức đỉnh mái cao trình 10,275 (m) có k2= 1,0044 (néi suy) - C lµ hƯ sè khÝ động: c = +0,8 với phía gió đẩy Phần tải trọng gió tác dụng lên mái từ đỉnh cột trở lên lấy k hệ số trung bình : k k 0,9688  1,0044 k   0,9866 2 Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang đ-ợc tính nh- sau: q=( n.W o.k.C.B) (Với B b-ớc cột) Trong : + n = 1,2 : Hệ số độ tin cậy tải träng giã -Trang: - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC 10275 8700 + c : Hệ số khí động , đ-ợc tra bảng với sơ đồ sau đây: q3 Ce2=-0,4 q2 Ce1=-0,4115 +0,8 Ce3=-0,5 q1 q4 21000  H 8,7  0,414   cã  L 21 => Néi suy tuyÕn tÝnh ®-ỵc Ce1 = -0,4115 ;   8,35  b 90   4,286  L 21  Ce2 = -0,4 ; Ce3 = -0,5  :HÖ sè qui đổi xét đến phân bố áp lực gió ; H =8,7 m < 10m lÊy  =1 q1 = 1,2.95.0,9688.0,8.6.1 = 530,13 (kG/m) q2= 1,2.95.0,9866.(- 0,4115).6.1 = - 277,69 (kG/m) q3 = 1,2.95.0,9866.(- 0,4).6 = - 269,93 (kG/m) q4 = 1,2.95.0,9688.(- 0,5).6 = - 331,33 (kG/m) II.TÝnh néi lực khung: 10275 8700 1.Sơ đồ tính kết cấu: 21000 N M Q M N Q Qui -íc chiỊu d-¬ng cña néi lùc -Trang: 10 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THẫP GVHD: TS TRN TIN C S-ờn đ-ợc hàn vào dầm đế đ-ờng hàn bên với: hf = 6mm * Kiểm tra lại tiết diện dầm đế theo tác dụng lực bulông: Với tác dụng bulông dầm đế chịu lực Ns bl N k 23865,3  Lùc c¾t : Q s  N s    11932,7 kG 2 øng suÊt dầm đế lực cắt gây : Q 11932,7 s  s   397,8kG / cm   c f v  1250kG / cm 1.30 t s h dd *Kiểm tra đ-ờng hàn theo lùc bul«ng ; Q 11932,7 w    489,85kG / cm   c f v  1250kG / cm 2.h f l w 2.0,7.0,6.29 VËy chiÒu cao đ-ờng hàn hf = 6mm thoả mÃn 2.Thiết kế chi tiết vai cột: Vai cột dầm côngxon có tiết diện không đổi Vai cột chịu tác dụng tải trọng tĩnh dầm cầu trục tải trọng động cầu trục Tải trọng tính toán tác dụng lên vai cột : Gdct = 928,18 kG ; Dmax = 24610 kG Vậy lực tác dụng lên vai cét lµ : D = Dmax + Gct = 24610 + 928,18= 25538,18 kG M  D(  h c )  25538,18.(75  40)  893836,3kGm M 893836 ,3 Wx    415 ,7cm f  c 2150 Giả thiết chiều dày bụng : t w  12 mm ChiỊu cao kinh tÕ cđa tiÕt diÖn : M 893836 h kt  1,15  1,15  21,4cm f t w 2150.1,2 Chän h = 42 cm, bf = 18 cm, tf = 1cm  VËy tiÕt diƯn cã kÝch th-íc nh- h×nh vÏ : -Trang: 46 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC D 10 180 10 400 12 400 420 10 10 750 A *Tính toán đặc tr-ng hình học tiết diện: - Mômen quán tính cđa tiÕt diƯn:  b f t f  h f   1,2.40 18.13  t w h w  2.  20,5 2.1.18 = 21532 cm4  2    t f b f  = Ix = 12 12    12   12  - M«men chèng uèn : 2.I x 2.21532 Wx= = = 1025 cm3 > Wyc= 415,7 cm3 h 42 *Kiểm tra lại chiều dày bụng theo điều kiện chịu lực cắt : Q 25538 ,18 t w  max   0,729 cm  7,29 mm h.f v 42 1250 t w  12mm  7,29mm  Vậy bụng đủ khả chịu cắt *Kiểm tra bỊn cho tiÕt diƯn : σ td  σ12  3.τ12  1,15. c f M.h 893836,3.40   830,2kG / cm Trong ®ã: σ1  Wx h d 1025.42 Q.S c τ1  Ibt w Víi : Sc  20,5.1.18  369cm3 t w h 3w 1,2.403 Ib    6400cm 12 12 -Trang: 47 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP τ1  GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC 25538,18.369  1227,1kG / cm 6400.1,2 σ td  830 ,2  3.1227 ,12  2281 ,8kG / cm  1,15f  1,15 2150  2472 ,5kG / cm Vậy điều kiện bền đ-ợc thoả mÃn *Kiểm tra ổn định cục cánh nén dầm : b0 E  0,5 tf f b 18  1,2 2,1.10   8,4  0,5  15,63 tf 2150 Vậy điều kiện ổn định đ-ợc thoả mÃn *Kiểm tra ổn định cục bơng dÇm : h f 40 2150 λw  w   1,02  w  3,2 t w E 1,2 2,1.106 Vậy bụng ổn định *Kiểm tra ổn định bụng d-ới tác dụng ứng suÊt ph¸p : hw E  5,5 tw f   h w 40 2,1.10   33,33  5,5  171,89 t w 1,2 2150  VËy b¶n bụng ổn định *Kiểm tra ổn định bụng d-ới tác dụng đồng thời ứng suất pháp ứng suÊt tiÕp Cã   1,02  2,5  VËy bụng ổn định d-ới tác dụng đồng thời ứng suất pháp ứng suất tiếp *Tính toán liên kết vai cột : Vai cột liên kết với đ-ờng hàn góc Chọn chiều cao đ-ờng hµn : h f  1,2t  1,2.1  1,2cm  12mm h f  h  8mm Đ-ờng hàn liên kết vai cánh cột chịu mô men uốn M lực cắt Q Kiểm tra khả chịu lực đ-ờng hàn góc chịu đồng thời M Q, sử dụng que hµn  42 , hµn tay : fwf = 1800 kG/cm2 , fws= 1550 KG/cm2,  f  0,7 ;  s    f w min   f f wf  1260 kG / cm Vậy phải kiểm tra tiết diện vật liệu đ-ờng hàn ( tiết diện ) theo công thức :  td   M2   Q2  f wf  c Trong ®ã : M 6.M  Wf 2. f (l w1 h f  h f l 2w ) lw1 = (18 - 1) + (18 - - 1,2 - 2.0,8 ) = 31,2 cm lw2 = 2.(40 - 2.0,8 -1) = 74,8 cm 6.893836 ,3  852 ,03kG / cm  σ td  2 2.0,7.(31,2.0,8  0,8.74,8 ) 1  -Trang: 48 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC Q Q  A f 2. f h f l w 25538,18  304,84kG / cm  τ1  2.0,7.0,8.74,8 1  100 60 220 60  σ td  852 ,03  304 ,84  904 ,9kG / cm  f wf γ c  1800 kG / cm Vậy chọn chiều cao đ-ờng hàn : hf=8mm III-Thiết kế tính toán liên kết nối r-ờng ngang cột : Xác định sơ kích th-ớc, cấu tạo mặt bích : Ta dùng bu lông c-ờng độ cao, cấp bền 8.8 Có c-ờng độ tiêu chuẩn tức thời : Rbtc = 11000 (kG/cm2) Để bulông làm việc hợp lý ta bố trí bulông theo dÃy với khoảng cách bulông theo điều kiện làm việc thực tế theo cấu tạo : - Chọn bulông 20, giả thiết ban đầu chiều dày mặt bích liên kết : t s 20mm = 2cm - Khoảng cách từ tâm bu lông gần theo mäi h-íng: + Nhá nhÊt lµ 2,5d = 2,5.2= (mm) 8d  160mm  + Lín nhÊt : 12t s 240mm - Khoảng cách từ tâm bu lông đến mép s-ờn : + Nhỏ nhÊt : 1,3d = 26(mm) 4d  80mm  + Lín nhÊt :  8t s  160mm  Tõ thông số nh- ta chọn sơ 10 bulông cấu tạo cho nút liên kết nhh×nh vÏ : 40 50 50 100 100 100 50 30 520 3, Tính toán kiểm tra mặt bích: a, Chọn cặp nội lực tính toán: Để tính toán bulông ta chọn cặp nội lực nh- sau bảng tổ hợp : M 13830kGm Cặp 17-B cđa ®Ønh cét : cã  N  5113kG  ; Q  3295kG   M  7489kGm Cặp 18-B đỉnh cột: có N  1327kG  Q  1086kG   -Trang: 49 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRN TIN C Cặp nội lực B-17 gây kéo phần liên kết, cặp B-18 gây kéo phần liên kết Ta bố trí bu lông tính toán với cặp B-17 sau kiểm tra lại với cặp B-18 b, Kiểm tra bề dày mặt bích: * Cặp B-17: M  13830kGm   - CỈp B- 17 : cã  N  5113kG  Q  3295kG Chiều dài chiều rộng mặt bích lấy theo cấu tạo nh- trên, chiều dày mặt bích phải đảm bảo làm việc nh- dầm chịu uốn có liên kết ngàm hàng bulông Sơ đồ tính chiều dày mặt bích nh- sau : mặt bích N k l bu lông M max sƯờn nèi l s t s2 3.B1.N k N N W  t s  0,5 l s f bụng Trong : + B1 = 100(mm) = 10 (cm) khoảng cách dÃy bulông + ls = 520 (mm) = 52(cm) chiều dài mặt bích + f = 2150 (kG/cm2) c-ờng độ thép mặt bích M N 13830 10 5113     32018 ,5KG  ( N : lµ lùc nÐn ) + NK  hc 40 k 3.10 32018 ,5  1,466 cm  52 2150 VËy t s 2cm nh- giả thiết thoả mÃn chịu lùc víi cỈp B-17 * CỈp 18: M  7489kGm   - CỈp 18 : cã  N  1327kG  Q  1086kG   ChiỊu dµi vµ chiều rộng mặt bích lấy theo cấu tạo nh- trên, chiều dày phải đảm bảo mặt bích làm việc nh- dầm chịu uốn có liên N kết ngàm hàng bulông Sơ đồ tính chiều dày mỈt bÝch nh- sau : N l M max  k l t 3.B1.N k W  s s  t s  0,5 l s f Trong : + B1 = 100(mm) = 10(cm) khoảng cách dÃy bu lông + ls = 520 (mm) = 52(cm) chiều dài mặt bích + R = 2150 (kG/cm2) c-ờng độ thép làm mặt bích M N 7489 10 1327 N      18059 kG  ( N : lµ lùc nÐn ) + K hc 40 k  t s 2(cm) 0,5 k mặt bích bu lông sƯờn nối Nk bụng -Trang: 50 - N KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC 3.10.18059  1,1cm 52.2150 VËy t s  cm nh- giả thiết thoả mÃn chịu lực với cặp B-18 Xác định khả chịu lực liên kết bu lông: a, Xác định khả chịu lực liên kết bulông cho cặp B-17: *Tính khả chịu kéo bulông c-ờng độ cao : N tb  f hb A bn = 4400 2,45 = 10780 ( kG) *Tính khả chịu tr-ợt bulông c-ờng ®é cao:   Nb  f hb A bn  b1.  .n f   b2  Trong ®ã: + fhb= 0,7.11000 = 7700 (kG/cm2) : c-êng ®é chịu kéo bulông c-ờng độ cao + Với bulông 20 tra bảng đ-ợc Abn = 2,45 (cm2) + b1 : hệ số điều kiện làm việc liên kết phụ thuộc vào số bulông +  b  1,02 : hƯ sè ®é tin cËy +   0,58 : hƯ sè ma s¸t + nf : số mặt phẳng ma sát tính to¸n nf = 0,58  10727,2kG   Nb 7700.2,45.1 1,02 *Tính toán bulông liên kết : H×nh vÏ: 100 60 220 60  t s  2(cm)  0,5 100 200 300 400 - Lùc kÐo bulông hàng: D-ới tác dụng mômen uốn M lực kéo bu lông hàng 1,2,3,4 nh- sau : M.h i Ti   h i2 Trong : hi : khoảng cách từ hàng bulông thứ i đến trục trung hoà ( qua hàng bulông chịu kéo chiều mômen tác dụng) M : mômen tính toán 13830.10 2.10 13830.10 2.20 T1   4610kG  ; T2   9220kG  10  20  30  40 10  20  30  40 13830.10 2.30 13830.10 2.40   T3   13830 kG ; T4   18440kG  10  20  30  40 10  20  30  40 -Trang: 51 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC 100 60 220 60 - Lùc kÐo bu lông hàng duới tác dụng lực dọc mômen : T N NK  n Víi : N lµ lùc däc lực nén nên bỏ qua n=10 số l-ợng bulông 18440 => NK 9220(kG ) - §iỊu kiƯn bỊn: Nk= 9220 kG < Ntb = 10780 kG Q 3295 NQ  ( )  ( )  329 ,5(kG )  10727 ,2(kG ) n 10 Vậy bulông thoả mÃn khả chịu lực vói cặp B-17 b,Xác định khả chịu lực liên kết bulông cho cặp B-18: *Tính khả chịu kéo bulông c-ờng độ cao: N tb f hb A bn = 4400 2,45 = 10780 ( kG) *TÝnh khả chịu tr-ợt bulông c-ờng độ cao: Nb  7700.2,45.1 0,58  10727,2kG  1,02 *TÝnh to¸n bulông liên kết : 100 200 300 400 - Lực kéo bulông hàng: Dới tác dụng mômen uốn M lực kéo bu lông hàng 1,2,3,4 nh- sau : M.h i Ti   h i2 Trong : hi : khoảng cách từ hàng bulông thứ i đến trục trung hoà ( qua hàng bulông chịu kéo chiều mômen tác dụng) M : mômen tính toán 7489.10 2.10 7489.10 2.20 T1   2496,3 kG  ; T2   4992,7kG  10  20  30  40 10  20  30  40 7489 10 2.30 7489 10 2.40 T3   7489 kG  ; T4   9985 ,3kG  10  20  30  40 10  20  30  40 - Lực kéo bu lông hàng dới tác dụng lực dọc mômen : -Trang: 52 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC T4 N  n Víi : N lµ lùc däc lµ lùc nÐn nên bỏ qua n=10 số l-ợng bulông 9985,3 => NK   4992,65(kG ) - §iỊu kiƯn bỊn : Nk= 4992,65 kG < Ntb = 10780 kG Q 1086 NQ  ( )  ( )  108 ,6(kG )  10727 ,2(kG ) n 10 VËy bul«ng thoả mÃn khả chịu lực với cặp B-18 Tính toán đ-ờng hàn nối cột vào mặt bích: Đ-ờng hàn liên kết bụng cánh tiết diện r-ờng vào s-ờn nối đ-ợc tính toán chịu lực M,N,Q ta tính toán kiểm tra cho cặp B-17 Liên kết hàn nhà máy dùng máy hàn tự động dây hàn C B-08A nên có f ; s 1,15 Chiều cao đ-ờng hàn phải thoả mÃn điều kiện cấu tạo : h f  1,2.t  1,2.8  9,6mm  h f  h  6mm  Chän s¬ bé chiỊu cao đ-ờng hàn : hf = (mm) - Kiểm tra liên kết hàn chịu M,Q : NK 2 M Q  td         f w min  c W A Chiều dài tính toán đ-ờng hàn lấy nh- sau : + phía cánh : lh = 22 -1 = 21 (cm) + ë phÝa d-íi c¸nh : lh = 22 - 0,8 - 2.0,8 - = 18,6 (cm) + Theo chiỊu cao b¶n bơng : lh = 40 - 2.1,2 - 2.0,8 = 36 (cm) + DiƯn tÝch mèi hµn : A  h f  l h  0,8.2.21  18,6  36  120,96 cm2 + Mômen quán tính mối hàn trôc x-x:  21.0,8  40  0,8   18,6.0,8  37,6  0,8   0,8.36 I h  2.    21.0,8  2.  19,6.0,8  2 12      12   12       30824,4 cm + M«men kháng uốn mối hàn : 2.I 2.30824 ,4 Wh  h   1541 ,22 cm hc 40   -Trang: 53 - GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC 220 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 376 400 12 12 408 360 93 210 93 x x 88 184  13830.10   3295      td     897,8 kG / cm   f w min  1782,5 kG / cm  1541,22   120,96  Víi  s f ws  1,15.1550  1782,5 kG / cm2   f f wf  1.1800  1800kG / cm2   Vậy chiều cao đ-ờng hàn hh = (mm) đủ khả chịu lực M,Q IV Tính toán liên kết đỉnh r-ờng ngang: 1.Tính toán liên kết mặt bích : Ta dùng bu lông c-ờng độ cao 8.8 cã c-êng ®é tiỊu chn tøc thêi Rbtc = 11000 (kG/cm2) để tính toán bulông ta chọn cặp nội lực nh- sau bảng tổ hợp : M  7343kGm   cỈp cã  N  2541kG  ; Q  381kG   ta ®-a vỊ trục toạ độ vuông góc nằm mặt phẳng tiết diƯn ®Ønh r-êng : M o  M  7343 kGm   o o o o  N o  N cos 8,53  Q sin 8,53  2541 cos 8,53  381 sin 8,53  2569 ,4kG   o o o o Q o  Q cos 8,53  N sin 8,53  381 cos 8,53  2541 sin 8,53  0,11kG  Để bulông làm việc hợp lý ta bố trí bulông theo dÃy với khoảng cách bulông theo điều kiện làm việc thực tế theo cấu tạo : - Chọn bulông 20, giả thiết ban đầu chiều dày mặt bích liên kết : t s 20mm = 2cm - Khoảng cách từ tâm bu lông gần theo h-ớng: + Nhỏ nhÊt lµ 2,5d = 2,5.2= (mm) -Trang: 54 - 40 130 410 100 50 50 100 - ChiỊu dµi chiều rộng mặt bích lấy theo cấu tạo nh- trên, chiều dày mặt bích phải đảm bảo mặt bích làm việc nh- dầm chịu uốn có liên 60 kết ngàm hàng bulông Sơ đồ tính chiều dày mặt bích nh- sau : N l M max  k l t 3.B1.N k W  s s  t s  0,5 l s f Trong ®ã : + B1 = 100(mm) = 10(cm) khoảng cách dÃy bu lông N + ls = 410 (mm) = 41(cm) lµ chiỊu dµi mặt bích + R = 2150 (kG/cm2) c-ờng độ thép làm mặt bích M 7343 10 29372 kG  + NK  hr 25 40 8d  160mm  + Lín nhÊt :  12t s  240mm - Khoảng cách từ tâm bu lông đến mÐp mỈt bÝch : + Nhá nhÊt : 1,3d = 26(mm) 4d  80mm  + Lín nhÊt :  8t s 160mm Từ thông số nh- ta chọn sơ bulông cấu tạo cho nút liên kết nh- hình vẽ : GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC 50 50 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 100 220 60 mỈt bÝch bu lông sƯờn nối Nk k bụng 3.10 29372 1,58cm  41 2150 VËy t s  cm nh- giả thiết thoả mÃn chịu lực Xác định khả chịu lực liên kết bu lông: *Tính khả chịu kéo bulông c-ờng độ cao: N tb  f hb A bn = 4400 2,45 = 10780 ( kG) * Xác định khả chịu tr-ợt bulông c-ờng độ cao: Nb 7700.2,45.0,9 0,58  9654,4kG  ( v× < nbl = < 10 ) 1,02 - TÝnh to¸n víi cặp nội lực : D-ới tác dụng mômen uốn M lực kéo bu lông hàng 1,2,3 nh- sau : M.h i Ti   h i2 Trong : hi : khoảng cách từ hàng bulông thứ i đến trục trung hoà ( qua hàng bulông chịu kéo chiều mômen tác dụng) M : mômen tính toán 734300 10 T1   4274 ,2kG  10  23  33  t s  2(cm)  0,5 -Trang: 55 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC 734300 23  9830 ,6kG  10  23  33 734300 33 T3   14104 ,7kG  10  23  33 Lùc kÐo bu lông hàng d-ới tác dụng lực dọc mômen : 14104,7 NK 7052,4kG ( Vì N lực nén nên bỏ qua ) Lực cắt bu lông phải chÞu : Q 0,11 Qc    0,014 kG  8 330 230 100 T2  x 129 230 250 x 93 93 10 8 214 230 10  Lùc kÐo lín nhÊt bu lông hàng 60 100 60 phải chịu tác dụng đồng thời lực cắt mômen 220 - KiÓm tra : Nk= 7052,4 kG < Ntb = 10780 kG Q 0,11 NQ  ( )  ( )  0,014 (kG )  9654 ,4(kG ) n 10 *Tính toán đ-ờng hàn liên kết r-ờng vào mặt bích : Liên kết hàn nhà máy dùng máy hàn tự động dây hàn C B-08A nên có  f  ;  s  1,15 ChiÒu cao đ-ờng hàn phải thoả mÃn điều kiện cấu tạo : h f  1,2.t  1,2.8  9,6mm  h f  h  6mm  Chän sơ chiều cao đ-ờng hàn : hf = (mm) 210 220 - Kiểm tra liên kết hàn chÞu M,Q : 2 M Q  td         f w min c W A Chiều dài tính toán đ-ờng hµn lÊy nh- sau : -Trang: 56 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC + + + + phía cánh : lh = 22 -1 = 21 (cm) ë phÝa d-íi c¸nh : lh = 22 - 0,8 - 2.0,8 - = 18,6 (cm) Theo chiỊu cao b¶n bơng : lh = 25 - 2.1 - 2.0,8 = 21,4 (cm) DiÖn tÝch mèi hµn : A  h f  l h  0,8.2.21  18,6  21,4  97,6 cm2 + Mômen quán tính mối hàn trục x-x :    21.0,8  25  0,8   18,6.0,8  23  0,8   0,8.21,4 I h  2.  21 ,   18 , ,        12      12   12  10568,2 cm + Mômen kháng uốn cđa mèi hµn : 2.I 2.10568 ,2 Wh  h   845 ,5 cm h 25    7343.10   0,11      td     868,5 kG / cm   f w min  1782,5 kG / cm  845,5   97,6  Víi  s f ws  1,15.1550  1782,5 kG / cm2    f f wf  1.1800  1800kG / cm2     40 - Từ thông số nh- ta chọn sơ bulông cấu tạo cho nút liên kết nh- hình vẽ : - Chiều dài chiều rộng mặt bích lấy theo cấu tạo nh- trên, chiều dày mặt bích phải đảm 100 50 50 130 410 100 50 50 40 VËy chiều cao đ-ờng hàn hf = (mm) đủ khả chịu lực M,Q V Tính toán liên kết tiết diện 1/6L( vị trí ta thay đổi tiết diện r-ờng) : *Tính toán liên kết mặt bích: Ta dùng bu lông c-ờng độ cao 8.8 có c-ờng độ tiêu chuẩn tức thời Rbtc = 11000 (kG/cm2) để tính toán bulông ta chọn cặp nội lực nh- sau bảng tổ hợp : M 4530kGm cặp có  N  1790kG  Q  80kG   Để bulông làm việc hợp lý ta bố trí bulông theo dÃy với khoảng cách bulông theo điều kiện làm việc thực tế theo cấu tạo : - Chọn bulông 20, giả thiết ban đầu chiều dày mặt bích liên kết : t s 20mm = 2cm -Khoảng cách từ tâm bu lông gần theo h-ớng: + Nhỏ lµ 2,5d = 2,5.2= (mm) 8d  160mm  + Lín nhÊt :  12t s  240mm  - Khoảng cách từ tâm bu lông đến mặt bích: + Nhá nhÊt : 1,3d = 26(mm) 4d  80mm  + Lín nhÊt :  8t s  160mm  60 100 220 60 -Trang: 57 - ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS TRẦN TIẾN ĐẮC bảo mặt bích làm việc nh- dầm chịu uốn có liên kết ngàm hàng bulông Sơ đồ tính chiều dày mặt bích nh- sau : N l M max  k l t 3.B1.N k W  s s  t s  0,5 N l s f Trong ®ã : + B1 = 100(mm) = 10(cm) khoảng cách dÃy bu lông + ls = 410 (mm) = 41(cm) lµ chiỊu dµi mặt bích + R = 2150 (kG/cm2) c-ờng độ thép làm mặt bích M 4530 10 18120 kG  + NK  hr 25 mỈt bÝch bu lông sƯờn nối Nk k bụng 3.10 18120  1,24 cm  41 2150 VËy t s cm nh- giả thiết thoả mÃn chịu lực Xác định khả chịu lực liên kết bu lông: a, Xác định khả chịu lực liên kết bulông cho cặp trên: Tính khả chịu kéo bulông c-ờng độ cao: Công thức xác ®Þnh :   Nkbl  f hb A bn  b1.  .n f   b2   t s  2(cm)  0,5 330 230 100 Trong ®ã:+ fhb = 0,7.11000 = 7700 (kG/cm2) : c-êng ®é chịu kéo bulông c-ờng độ cao + Với bulông 20 tra bảng đ-ợc Abn = 2,45 (cm2) + b1 0,9 : hệ số điều kiện làm việc liên kết phụ thuộc vào số bulông ( 5