Đồ án kết cấu thép 2 Ngô Vi Long Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG Mục Lục SỐ LIỆU THIẾT KẾ KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 2.1 Theo phương đứng 2.2 Theo phương ngang TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 3.1 Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải ) 3.2 Hoạt tải mái 3.3 Tải trọng gió 3.4 Hoạt tải cẩu trục 3.4.1 Áp lực đứng cầu trục : 3.4.2 Lực hãm ngang cầu trục XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 11 THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN 18 5.1 Thiết kế xà gồ mái 18 5.2 Thiết kế tiết diện cột 20 5.2.1 Xác định chiều dài tính tốn 20 5.2.2 Chọn kiểm tra tiết diện 20 5.3 Thiết kế tiết diện xà ngang 23 5.3.1 Đoạn xà 6.5m ( tiết diện thay đổi) 23 5.3.2 Đoạn xà 10m ( tiết diện không đổi) 26 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT 27 6.1 Vai cột: 27 6.2 Chân cột 30 6.2.1 Tính tốn đế 30 6.2.2 Tính tốn dầm đế 31 6.2.3 Tính tốn sườn A 32 6.2.4 Tính tốn sườn B 33 6.2.5 Tính tốn bu lơng neo 33 6.2.6 Tính tốn đường hàn liên kết cột vào đế 34 6.3 Liên kết cột với xà ngang 34 6.3.1 Tính tốn bulông liên kết 35 6.3.2 Tính tốn mặt bích 36 6.3.3 Tính tốn đường hàn tiết diện cột ( xà ngang ) với mặt bích 36 SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG 6.4 Mối nối đỉnh xà 37 6.5 Mối nối xà 39 6.6 Liên kết cánh với bụng cột xà ngang 39 SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG SỐ LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng, nhịp, với số liệu sau: - Xà ngang tiết diện thay đổi (chữ I) - Số lượng cầu trục: - Sức nâng cầu trục: Q =16 T - Chế độ làm việc trung bình - Nhịp khung,thiết kế theo nhịp cầu trục: - Chiều dài nhà: 66 m - Bước cột: B =6m - Cao trình đỉnh ray: H = 8.2 m - Độ dốc mái: i=15% - Vật liệu thép CT34s có: Lk= 31m f = 21 kN/cm2; fv = 12kN/cm2; fc = 32kN/cm2 - Mô đun đàn hồi E  2.1 105 MPa  - Vùng gió II-B - Hàn tay, dùng que hàn N42,bulơng cấp độ bền 8.8 - Bê tơng móng cấp độ bền B20 có Rb=1.15 kN/cm2 - Kết cấu bao che :Tường xây gạch cao 1,5m phía dưới, quay tole phía trên,mái tole SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGƠ VI LONG KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 2.1 Theo phương đứng Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang H2 = bk + 𝐻𝑘 = 1.19 + 0.4= 1.59 m Với 𝐻𝑘 = 1.19𝑚 – tra catalo cẩu trục bk = 0.4 – khe hở an toàn cẩu trục xa ngang  Chọn H2=1.6m Chiều cao cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H= H1 +H2 +H3 = 8.2+1.6+0= 9.8m Trong đó: H1- cao trình đỉnh ray H1=8.2m H3- phần cột chơn nền, coi mặt móng cột ±0.000 Chiều cao phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cẩu trục đén đáy xà ngang 𝐻𝑡 = 𝐻2 + 𝐻𝑑𝑐𝑡 + 𝐻𝑟 = 1.6+0.5+0.2=2.3 m Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt vai cột: Hd =H-Ht=9.8- 2.3=7.5m 2.2 Theo phương ngang Chiều cao tiết diện chọn theo yêu cầu độ cứng 1 1 h =(15 : 20)𝐻=(15 : 20)9.8 =(0.65÷0.49)m  chọn h=0.6m=60cm Coi trục định vị trùng với mép cột (a=0),khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cẩu trục: Vậy nhịp khung ngang ta chọn 𝐿−𝐿𝐾 𝐿1 = = 33−31 =1m 2300 400 Kiểm tra khe hở cầu trục cột khung: z =𝐿1 − ℎ = − 0.6 = 0.4𝑚 > 𝑧𝑚𝑖𝑛 =0.18m 1000 31000 9800 7500 Q=16T 1000 33000 SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 3.1 Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải ) Độ dóc mái i=15%  𝛼=8.53° (cos 𝛼=0.989, sin 𝛼 =0.148) Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng mái,trọng lượng thân xà gồ ,trọng lượng thân khung ngang dầm cầu trục Trọng lượng thân lợp,lớp cách nhiệt xà gồ mái lấy 0.15kN/m2,trọng lượng thân xà ngang chọn sơ 1kN/m.Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang 1.1∗0.15∗6 0.989 +1.05*1=2.05kN/m Trọng lượng.của tôn tường xà gồ tường lấy 0.15kN/m2 Quy thành tải tập trung đặt đỉnh cột 1.1*0.15*6*9.8=9,7 kN Trọng lượng thân dầm cầu trục chọn sơ 1kN/m,quy thành tải tập trung moment lẹch tâm đặt cao trình vai cột: 1.05*1*6=6.3 kN 6.3*(𝐿1 -0.5h)=6.30.7=4.41 kNm 3.2 Hoạt tải mái Theo TCVN 2727-1995 ,hoạt tải sửa chữa mái 0.3kN/m2,hệ số vượt tải 1,3 Ta quy vể tải trọng phân bố xà ngang 1.3∗0.3∗6 0.989 =2.37 kN/m SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG 3.3 Tải trọng gió Cơng trình giả định vùng gió II-B Áp lực gió tiêu chuẩn 𝑤0 =0.95kN/m2 Hệ số vượt tải 𝛾=1.2 Căn vào hình dạng mặt nhà độ dốc mái, ta nội suy bảng III.3 phụ lục,ta hệ số khí động 𝑐𝑒1 = −0.2711; 𝑐𝑒2 = −0.4 ; 𝑐𝑒3 = −0.5 ; 𝑐𝑒 = 0.8 - Tải trọng gió tác dụng lên cột - Phần đón gió 1.2*0.95*1*0.8*6=5.47 kN/m - Phần khuất gió 1.2*0.95*1*0.5*6=3.42 kN/m - Tải trọng tác dụng mái : - Phía đón gió : 1.2*0.95*1*0.2711*6=1.854 kN/m - Phía khuất gió 1.2*0.95*1*0.4*6=2.736 kN/m SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGƠ VI LONG Gió Trái Gió phải 3.4 Hoạt tải cẩu trục Theo bảng phụ lục II-3,các thông số cầu trục sức nâng 16 sau Nhịp Lk (m) 31 Chiều cao gabarit Hk (mm) 1190 Khoảng cách Zmin (mm) 190 Bề rộng gabarit Bk (mm) 6110 Bề rộng đáy Kk (mm) 5100 Trọng lượng cầu trục G(T) 21.26 Trọng lượng xe Gxe (T) Áp lực Pmax (kN) Áp lực Pmin (kN) 1,301 134 52.3 Tải trọng tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng lực hãm ngang xác định sau : 3.4.1 Áp lực đứng cầu trục : Tải trọng thẳng đứng bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục xác định cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dầm xếp bánh xe cầu SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG trục sát vào vị trí bất lợi ,xác định tung độ 𝑦𝑖 đường ảnh hưởng,từ xác định áp lực thẳng đứng lớn nhỏ bánh xe cầu trục lên cột : 𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝑛𝑐 ∗ 𝛾𝑝 ∗ ∑ 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑦𝑖 =0.85*1.1*134*1.982=248.325 kN 𝐷𝑚𝑖𝑛 = 𝑛𝑐 ∗ 𝛾𝑝 ∗ ∑ 𝑃𝑚𝑖𝑛 𝑦𝑖 =0.85*1.1*52.3*1.982=96.921 kN Trong ∑ 𝑦𝑖 =1+0.15+0.832=2.32 Các lực 𝐷𝑚𝑎𝑥 , 𝐷𝑚𝑖𝑛 thông qua ray dầm cầu trục truyền vào vai cột,do lệch tâm so với trục cột e=𝐿1 − 0.5ℎ ≈0.75m.Trị số moment lệch tâm tương ứng 𝑀 𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝑚𝑎𝑥 𝑒 =248.325*0.75=186.244 kNm 𝑀 𝑚𝑖𝑛 = 𝐷𝑚𝑖𝑛 𝑒 =96.921*0.75=72.683 kNm SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG Dmax lên cột trái Dmax lên cột phải 3.4.2 Lực hãm ngang cầu trục Lực hãm ngang tiểu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray : 𝑇1𝑡𝑐 = 0.05(𝑄+𝐺𝑥𝑒 ) 0.05(160+13.01) 𝑛0 = =4.33 kN Lực hãm ngang toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm ( giả thiết cách vai cột 0,7m) T=𝑛𝑐 𝛾𝑝 ∑ 𝑇1𝑡𝑐 𝑦𝑖 =0.85*1.1*4.33*1.982=8.024 kN SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG Lực hãm lên cột trái Lực hãm lên cột phải SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng Trang 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG M hw 420.02  102 57.6 1   *  18.723  kN / cm2  Wx h 2153.633 60 Sf  25 *1.2 *  60  1.2   882  cm  VS 72.86 * 882  1  f   1.243  kN / cm2  Ix t w 64608.998 * 0.8  Vậy  td  18.7232  *1.2432  18.846  1.15f c  24.15 kN / cm2  Kiểm tra ổn định cục cánh bụng b0 0.5  (25  0.8) E 2.1 10   10.08   0.5   15.81 tf 1.2 f 21 hw 57.6 E 2.1 10   72  5.5   5.5   174 tw 0.8 f 21  Bản bụng không bị ổn định cục tác dụng ứng suất pháp nén ( đặt sườn dọc) hw 57.6 E 2.1 10   72  3.2   3.2   101 t w 0.8 f 21  Bản bụng không bị ổn định cục tác dụng ứng suất pháp pháp ứng suất tiếp (không phải kiểm tra ô bụng) Vậy tiết diện chọn đạt u cầu SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 25 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG 5.3.2 Đoạn xà 10m ( tiết diện không đổi) Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính tốn M  101.06(kNm)  N  89.14(kN)  V  20.51(kN)  Đây cặp nội lực tiết diện vai,trong tổ hợp nội lực trường hợp 1,4 gây cuối xà Momen chống uốn cần thiết tiết diện xà ngang : Wxyc  M 101.06  102   481.23  cm3  f c 21 Chọn sơ bè day bụng 0.6cm,chiều cao tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu chi phí vật liệu : hk Wxyc 481.23  (1.15  1.2)    32.568  33.984  cm tw 0.6 Chon h=40cm Diện tích tiết diện cần thiết cánh xà ngang : A  bf t f  yc f yc  yc h t wh3w   30 0.8 * 27.6    Wx    481.23 *  *  14.026  cm2    2 12  hf  12  28.8  Theo yêu cầu cấu tạo ổn định cục kích thước tiết diện cánh chọn  t f  1.2  cm   b f  25  cm  Tính lại đặc trưng hình học A  t whw  2t f b f  0.8 * 27.6  *1.2 * 25  82.08  cm2   0.5  b f  t w  h3w  25 * 303  0.5 *  25  0.8  * 27.6  b f h3 Ix   2  2    13850.4384  cm  12 12 12 12     2I *13850.4384 Wx  x   923.363  cm3  h 30 M A 101.06 *10 82.08 mx   *  10.078 N Wx 89.14 923.363 1.2* 25  0.99734  =1.7579 nội suy ta có  = 1.035 0.8  37.6 Từ me  .mx  1.035*10.078  10.428  20  không cần kiểm tra bền Với A f / Aw  SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 26 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG Tại tiết diện đầu xà có momen uốn lực cắt tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương chỗ tiếp xúc cánh bụng theo:  td  12  312  1.15f c Trong đó: M hw 101.06 *10 27.6 1   *  19.32  kN / cm2  Wx h 481.23 30 Sf  25 *1.2 *  30  1.2   432  cm  VS 20.51* 432  1  f   0.7996  kN / cm2  Ix t w 13850.4384 * 0.8  Vậy  td  19.322   0.79962  19.37  1.15f c  24.15 kN / cm2  Do tiết diện xà đ chọn có kích thước nhỏ đoạn 6.5 m nên không cần kiểm tra ổn định cục cánh bụng THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT 6.1 Vai cột: Với chiều cao tiết diện cột h=60cm,xác định moment uốn lực cắt chỗ liên kết công-xôn vai cột với cánh cột  M   Dmax  G dct    h    248.325  6.3  * 1 0.6   101.85  kNm     V  Dmax  G dct  248.325  6.3  254.625  kN    Bề rộng cánh dầm vai chọn bề rộng cánh cột b f  25 cm giả thiết bề rộng sườn gối dv     dầm cẩu trục b dct  25 cm Chọn sơ bề dày cánh dầm vai t f  1.2 cm Từ bề dày dv bụng dầm vai xác định từ điều kiện chịu ép cục phản lực dầm cầu trục truyền vào SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng Trang 27 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP t dvw  GVHD: NGÔ VI LONG Dmax  Gdct 248.325  6.3   0.44  cm  chon t dvw  0.8 cm dv bdct  2t f  f c  25  *1.2 * 21*1 Chiều cao dầm vai xác định sơ từ điều kiện bụng dầm vai đủ khả chịu cắt hdvw  V * 254.625   39.785  cm   chọn hdvw =47.6 cm dv t w fv  c * 0.8 * 12 * Các đặc trưng hình học tiết diện dầm vai:  0.5  b f  t w  h3w  25 * 503  0.5   25  0.8   47.6  b f h3 Ix   2  2    42918.812  cm  12 12 12 12     2I * 42918.812 Wx  x   1716.75  cm3  h 50  50  1.2  Sdvf  25 *1.2 *   732  cm3     Trị số ứng suất pháp ứng suất tiếp chỗ tiếp xúc cánh bụng dầm vai 1  M hdvw 101.82 *10 * 47.6   5.648 kN / cm2 dv dv Wx h 1716.75 * 50   VSf dv 254.625 * 732 1  dv dv   24.15  kN / cm2  Ix t w 42918.812 * 0.8  td  12  312  5.6482  * 5.4282  10.968  1.15f c  24.15  kN/cm2  Kiểm tra ổn định cục cánh bụng dầm vai: Bản cánh  b0  E 21000 b0 0.5 * (25  0.8)   10.083    15.811   t dvf 1.2 t f 21  f Bản bụng hw dv 47.6 E 21000   59.5  2.5  2.5   79.057 dv tw 0.8 f 21 Chọn chiều cao đường hàn lien kết dầm vai vào cột hf  0.6cm Chiều dài tính tốn đừng hàn lien kết dầm vai với cánh cột xác định sau:   - Phía cánh ( đường hàn ): lw  25  1.2  23.8 cm - Phía cánh ( đường hàn): lw  0.5 * (25  0.8)  1.2  10.9 cm - bụng ( đường hàn ) : lw  47.6  1.2  46.4 cm     Diện tích tiết diện moment chống uốn đường hàn lien kết ( coi lực cắt đường hàn lien kết bụng chịu ) SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 28 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG A w  * 0.6 * 47.6  57.12  cm2   23.8 * 0.6 0.6 * 46.43   *10.9 * 0.6   Ww    23.8 * 0.6 * 25     *10.9 * 0.6 * 23.8   * 12 12 12      50  853.189  cm2  Khả chịu lực cắt đường hàn liên kết: 2  M   V  td        fw min  c W  w   Aw  2  101.85 *10   254.625   td     12.743  fw min  c  (0.7 *18) *1  12.6  kN / cm2     853.189   57.11  Kích thước cặp sườn gia cường cho bụng dầm vài lấy sau: - Chiều cao : bs  - Bề rộng: - Bề dày hs  hdvw  47.6  cm  : 476  40  55.86  mm   chọn bs  6cm 30 t s  2b s f 21  2*6*  0.38  cm   chọn t s  0.6  cm E 21000 SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 29 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG 6.2 Chân cột 6.2.1 Tính tốn đế Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính tốn tiết diện chân cột: N= -158.16 kN M= -446.32 kNm Q= -92.8 kN Căn vào kích thước tiết diện cột chọn,dự kiến chọn phương án cấu tạo chân cột cho trường hợp có vùng kéo bê tong móng với bu long neo phía chân cột.Từ xác định bề rộng đế: Bbd  b  2c  30    42  cm  chän c1 = 6(cm) Chiều dài đế xác định từ điều kiện chịu ép cục bê tơng móng  N N Lbd     2B R 2BbdR b,loc  bd b,loc  6M    BbdR b,loc Trong đó: R b,loc - cường độ chịu nén tính tốn cục bê tơng: R b,loc  bRb   1- hệ số mác bê tông không B25 b - hệ số tăng cường độ bê tông chịu nén cục bộ: A   m  1.5 chọn b  1.2 b A bd Am : Diện tích mặt móng Abd : Diện tích bề mặt đế R b,loc    R  1 1.2  1.15  1.38 kN/cm b b    0.75 ứng suất bê tơng móng phân bố khơng 2 158.16 158.16 6*446.32*10   L     81.86  cm    bd * 42 * 0.75 *1.33  * 42 * 0.75 *1.33  42 * 0.75 *1.33 Theo cấu tạo khoảng cách bố trí bulơng neo,chiều dài đế với giả thiết c2= 11.2(cm),và bề dày dầm đế 0.8cm Lbd  h  2t dd  2c  60  * 0.8  *11.2  84cm Tính lại ứng suất phản lực bê tơng móng phía đế: SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng Trang 30 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP max GVHD: NGÔ VI LONG N 6M 158.16 * 446.32 *10      0.948  kN / cm2   R b,loc  0.75 *1.33 2 BbdLbd BbdLbd 42 * 84 42 * 84  0.9975  kN / cm2  N 6M 158.16 6*446.32*102 min      0.859  kN / cm2  2 BbdLbd BbdLbd 42  84 42  84 Bề dày đế chân cột xác định từ điều kiện chịu uốn đế ứng suất phản lực bê tơng móng.Xét đế: Ơ ( kê cạnh) a  d1  30  cm  b 20.6  2  0.687  a2 30 b  20.6  cm  tra bảng nội suy ta có: b  0.08618  M1  b1d12  0.08618 * 0.53 * 302  41.108  kNcm Ô ( kê cạnh) a  d2  25.365  cm  b 12.197  2  0.48  a 25.365 b  12.197  cm  tra bảng nội suy ta có: b  0.06  M1  b2 d12  0.06 * 0.9975 * 25.365  38.506  kNcm  Vậy bề dày đế xác định sau: t bd  6Mmax * 41.108   3.427  cm  chọn tbd=3.6 f c 21 6.2.2 Tính tốn dầm đế Kích thước dầm đế chọn sau: - Bề dày: td® = 0.8(cm) - Bề rộng : bd® = Bbd = 42(cm) - Chiều cao : hd® phụ thuộc vào đường hàn lien kết dầm đế vào cột phải đủ khả truyền lực ứng suất phản lực bê tơng móng: Lực truyền vào dầm đế ứng suất phản lực bê tơng móng: Ndd  15.6  13.2  * 42 * 0.53  641.088  kN Theo cấu tạo ,chọn chiều cao đường hàn vào cột hf = 0.6cm.qua xác định chiều dài tính tốn đường hàn liên kết dầm đế vào cột SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 31 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP lw  GVHD: NGÔ VI LONG Ndd 641.088    43.4  cm 2hf (fw )min  c * 0.6 * 0.7 *18 *1 Vậy ta chọn hdd = 44cm 6.2.3 Tính tốn sườn A Sơ đồ tính sườn dầm cơng-son ngàm vào bụng cột đường hàn liên kết,ta có: qs  0.265 *  *13.2   6.996  kNcm qsls2 6.996 * 20.6 Ms    1484.411 kNcm  2 Vs  qsls  6.996 * 20.6  144.1126  kN  Chọn bề dày sườn ts = 0.8cm,chiều cao sườn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: hs  6Ms *1484.411   23.02  cm   t s f c 0.8 * 21*1 chọn hs =28 Kiểm trả lại tiết diện sườn chọn theo ứng suất tường 2  *1484.411   144.1126  td    3    3  18.05  1.15f c  24.15  kN / cm2     0.8 * 28   0.8 * 28  2 Theo cấu tạo ,chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bụng cột hf =0.6cm Diện tích tiết diện moment chống uốn đường hàn là: A w  2*0.6*  28  1  32.4  cm2  Wx  * 0.6 *  28  1  145.8  cm3  Khả chịu lực đường hàn kiểm tra theo công thức: 2 M   V   1484.411   144.1126  td   s    s      11.11  (fw )min  c  12.6  kN / cm2     145.8   32.4   Ww   A w  SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng 2 Trang 32 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGƠ VI LONG 6.2.4 Tính tốn sườn B Tường tự trên,với bề rộng tiết diện truyền tải vào sườn 1.5ls=1.5*14.8=22.2 cm,ta có: qs  0.9975 * 21.8  21.7455  kN/cm  qsls2 21.7455 * 22.22 Ms    2381.567  kNcm  2 Vs  qsls = 21.7455 *14.8  321.8334  kN  Chon bề dày sườn ts=0.8 cm.Chiều cao sườn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: hs  6Ms * 2381.567   29.16  cm  chọn hs = 36 cm t s f c 0.8 * 21* Kiểm trả lại tiết diện sườn chọn theo ứng suất tường 2  * 2381.567   321.8334  td    3    3  23.76  1.15f c  24.15  kN / cm2     0.8 * 36   0.8 * 36  2 Theo cấu tạo ,chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bụng cột hf =0.6cm Diện tích tiết diện moment chống uốn đường hàn là: A w  * 0.8 * (36  1)  42  cm2  Wx  * 0.8 *  36  1  245  cm3  Khả chịu lực đường hàn kiểm tra theo công thức: 2 M   V   2381.567   321.833  td   s    s      12.38  (fw )min  c  12.6  kN / cm2     245   42   Ww   A w  2 6.2.5 Tính tốn bu lơng neo Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực chân cột gây kéo nhiều cho bu lông neo: N= -34.86 kN M= 187.85 kNm Q= 43.86 kN Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trường hợp tải 1,5 gây Chiều dài vùng bê tông chịu nén đế c=49.6 cm chọn khoảng cách từ méo biên đế chân cột đến tâm bu lông neo 6cm Lbd c 84 49.6     25.467  cm 3 c 49.6 y  Lbd    84    61.467  cm  3 a Tổng lực kéo thân bulông neo phía chân cột: SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 33 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG M  Na 187.85 * 10  34.86 * 25.467 T1    291.167  kN  y 61.467 Chọn thép bu lông neo mác 09Mn2Si, tra bảng ta có fba = 190 N/mm2.Diện tích tiết diện cần thiết bulông neo: A bnyc  T1 291.167   3.83  cm2  n1fba  19 Chọn bu lơng 27 có Abn =4.59 cm2 Tính lại tổng lực kéo thân bulơng neo phía chân cơt: T2  M N 187.85 *102 34.86     292.065  kN Lb 68.4 Ở lấy dấu trừ N lực nén Do T2 < T1 nên đường kính bu lông neo chọn đạt yêu cầu 6.2.6 Tính tốn đường hàn liên kết cột vào đế Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào đế tính tốn quan niệm mơmen lực dọc đường hàn cánh chịu,còn lực cắt đường hàn bụng chiu Nội lực để tính tốn đường hàn chọn bảng tổ hợp nội lực cặp dùng để tính tốn bu lơng neo Các cặp khác khơng nguy hiểm bẳng Lực kéo cánh cột moment lực dọc phân vào theo: M N 187.85 *102 34.86 Nk      295.653  kN h 60 Tổng chiều dài tính tốn đường hàn liên kết cánh cột ( kể đường hàn liên kết dầm đế vào đế) l 1w   44  1    28  0.6     44  28    2  1    1    1  80.4  cm  2       Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh cột theo hycf  Nk 295.653   0.2918  cm   l1w fw min  c 80.4 *12.6 *1 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột theo hycf  V 43.86   0.031 cm   l2 w fw min  c * (57.6  1) *12.6 *1 Kết hợp cấu tạo chọn hf = 0.6 6.3 Liên kết cột với xà ngang Cặp nội lực dùng để tính tốn liên kết cặp gây kéo nhiều cho bu lông tiết diện đỉnh cột.từ bảng tổ hợp ta chọn N= -91.87 kN M= 394.55 kNm Q= -85.69 kN SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 34 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trường hợp tải 1,4,7,9 gây Trình tự tính tốn sau: 6.3.1 Tính tốn bulơng liên kết Chọn bulơng cường độ cao cấp bền 8,8 Đường kính bulơng dự kiến d=20 mm, bố trí bulơng thành dãy với khoảng cách bu lông tuân thủ quy định bảng I.13 phụ lục Phía cánh ngồi cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước sau: t s  0.8  t w  0.8  cm   ls  cm Phụ thuộc vào kích th-ớc mặt bÝch   hs  1.5ls  15   13.5  hs  15  cm  Khả chịu kéo bu lông: Ntb  ftb A bn  40  3.03  121.2  kN Trong đó: ftb cường độ tính tốn chịu kéo bê bulơng ftb = 400N/mm2 A bn diện tích tiết diện thực thân bulông A bn =3.03 cm2 Khả chịu trượt bulông cường độ cao  0.25   43.029  kN  Nb  fhb A b1 nf  0.7  110  3.8  1  1.7 b2 Trong đó: fhb – cường độ tính tốn chịu kéo vật liệu bulơng cường độ cao liên kết ma sát, fhb  0.7fub fub  1100 N/mm2   110  kN/cm2  - cường độ kéo đứt tiêu chuẩn vật liệu bulơng với mác thép 40Cr A- Diện tích tiết diện thân bulong , A  d2  3.8  cm2   b1 - hệ số điều kiện làm việc liên kết  b1 = số lương bulông n =20 > 10  ;  b2 - hệ số ma sát hệ số tin cậy liên kết,với giả thiết gia công bề mặt cấu kiện nên   0.25 ;  b2  1.7 nf – số lượng mặt ma sát liên kết nf = Lực kéo tác dụng vào bulơng dãy ngồi moment lực dọc phân vào ( moment có dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bulong phía Nbmax  Mh1 N 394.55 *102 * 59 91.87     106.81 kN 2 hi2 n   142  212  28  35  422  49  59  16 SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 35 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP  GVHD: NGÔ VI LONG   Do N =106.81kN < N tb  121.2 kN  nên bulông đủ khả chịu lực bmax Kiểm tra khả chịu cắt bulông V 85.69   5.356  Nb  c  43.029  kN  n 16 6.3.2 Tính tốn mặt bích Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn t  1.1 b1Nbmax  1.1*  b  b1  f 10 *106.81  1.326  cm   25  10  * 21 Vµ t  1.1 10 *106.81*   14  21 28  35  42  49  59  b1  Ni  1.1*  1.992  cm  59 *  25  42  * 21  b  h1  f - Trong đó: Ni  Nbmax hi - lực kéo tác dụng lên bulông dãy thứ i h1 b – bề rộng mặt bích thường lấy bề rộng cánh cột Chọn t = (cm) 6.3.3 Tính tốn đường hàn tiết diện cột ( xà ngang ) với mặt bích Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi ( kể sườn ) l w  * (12.1 1)  * (9  1)  60.4  cm  Lực kéo cánh moment lực dọc phân vào: M N 394.55  102 91.87 Nk      611.648  kN h 60 Vậy chiều cao cần thiết đường hàn này: hycf  Nk 611.648   0.8  cm  l  f  60.4 * 0.7 *18       w w c Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích ( coi đường hàn chịu lực cắt lớn đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực ) hycf  V 85.69   0.057  cm   lw fw min  c *  60.4  1 * 0.7 *18 *1 Kết hợp cấu tạo,chọn chiều cao đường hàn hf = 0.8cm SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng Trang 36 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG 6.4 Mối nối đỉnh xà Từ bảng tổ hợp ta chọn tổ hợp lực gây kéo nhiều M  86.81kNm  N  77.62kN  V  11.64kN  Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trường hợp tải 1,4 gây Chọn bulông cường độ cao cấp bền 8,8 Đường kính bulơng dự kiến d=20 mm, bố trí bulông thành dãy với khoảng cách bu lông tuân thủ quy định bảng I.13 phụ lục Phía cánh ngồi cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước sau: - Bề dày: ts=0.8cm - Chiều cao : hs= cm -   Bề rộng : ls =1.5  hs =1.5  =13.5 cm  Chọn ls= 15cm - Lực kéo tác dụng vào bulông dãy moment lực dọc phân vào (do moment có dấu dương nên coi tâm quay trùng với dãy bulơng phía cùng) Nbmax  Mh1 Ncos  V sin    2 hi2 n n 86.81*10 * 39 77.62 * 0.9889 11.64 * 0.15     51.708  kN  2 2 * (10  19.5  29  39 ) 10 10  Nbmax = 51.708 < [N]tb = 98  kN  - Khả chịu cắt bulông Nsin   V cos  77.62 * 0.15  11.64 * 0.988   0.014268  Nb  c  35.56  kN  n 10  Bulông đủ khả chịu cắt - Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện sau: t  1.1 b1Nmax  1.1  b  b1  f t  1.1 10 * 51.708 * 10  19.5  29  39  b1  Ni  1.1*  0.98  cm  (b  h1 )f 39 *  25  39  * 21 10 * 51.708  0.839  cm   25  10  * 21  Chọn t = (cm) - Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh l - w  * (12.1 1)  * (9  1)  60.4  cm  Lực cắt cánh moment ,lực dọc lực cắt gây ra: SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng Trang 37 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG M Ncos  V sin    h 2 86.81*10 77.62 * 0.988 11.64 * 0.15     250.149  kN 30 2 Nk  - Chiều cao cần thiết đường hàn này: hycf  - Nk 250.149   0.3287  cm   lw fw min  c 60.4 *  0.7 *18  *1 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng với xà mặt bích: hycf  Nsin   V cos  77.62 * 0.15  11.64 * 0.988   1.875 *10 4  cm  60.4 *  0.7 *18  *1  lw fw min  c Kết hợp cấu tạo ,chọn chiều cao đường hàn liên kết hf = 0.7cm SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 38 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGÔ VI LONG 6.5 Mối nối xà - Việc tính tốn cấu tạo mối nối xà thực tương tự Do tiết diện xà ngang vị trí nối giống đỉnh mái nội lực chỗ nối xà nhỏ nên khơng cần tính tốn kiểm tra mối nối Cấu tạo liên kết sau: 6.6 Liên kết cánh với bụng cột xà ngang Lực cắt lớn xà ngang tiết diện đầu xà Vmax = 72.86 (KN).chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh bụng xà ngang: hycf  Vmax Sf 72.86*432   0.09  cm 2Ix ff min  c *13850.4384*0.7 *18 *1 Kết hợp cấu tạo,chon chiều cao đường hàn hf= 0.6cm - Lực cắt lớn cột tiết diện chân cột Vmax = -118.46 (kN), chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh bụng cột: hycf  Vmax Sf 118.46*882   0.064  cm 2Ix (fw )min  c * 64609 * 0.7 *18 *1 Chọn hf= 0.6cm SVTH: Nguyễn Đình Huy Hồng Trang 39