Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp

GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP MỤC ỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO THIẾT KẾ KHUNG THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP SỐ LIỆU LIỆU THIẾT KẾ CHƯƠNG : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA NHÀ THÉP 1.1 CẦU TRỤC 1.1.1 Các thơng số cầu trục 1.1.2 Ray cầu trục 1.2 DẦM CẦU TRỤC 1.3 KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG THEO PHƯƠNG NGANG CHƯƠNG : THIẾT KẾ XÀ GỒ 2.1 XÀ GỒ MÁI 2.1.2 Tĩnh tải 10 2.1.3 Hoạt tải 10 2.1.4 Kiểm tra với xà gồ chữ “Z” 12 2.1.5 Kiểm tra với xà gồ chữ “C” 13 2.2 XÀ GỒ TƯỜNG DỌC NHÀ 15 2.2.1 Chọn tiết diện sơ xà gồ 15 2.2.2 Tải trọng tác dụng lên xà gồ 15 2.2.3 Sơ đồ tính 16 2.2.4 Kiểm tra lại xà gồ chọn 17 2.3 XÀ GỒ TƯỜNG KHUNG DẦU HỒI 17 2.3.2 Tải trọng tác dụng lên xà gồ 18 2.3.3 Kiểm tra lại xà gồ chọn 18 CHƯƠNG : TÍNH TỐN TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN KHUNG NGANG 20 SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP 3.1 TĨNH TẢI 20 3.1.1 Khung 20 3.1.2 Khung đầu hồi 21 3.2 HOẠT TẢI 22 3.2.1 Hoạt tải mái 22 3.2.2 Hoạt tải cầu trục 22 3.2.3 Tải trọng gió 26 CHƯƠNG : TÍNH NỘI LỰC VÀ THIẾT KẾ KHUNG 30 4.1 KHUNG CHÍNH 30 4.1.1 Sơ đồ tính 30 4.1.2 Các trường hợp tải 30 4.1.3 Nội lực 35 4.1.4 Thiết kế tiết diện cột 41 4.1.5 Thiết kế tiết diện xà ngang đoạn 3.5m 49 4.1.6 Thiết kế tiết diện xà ngang đoạn 10.4m 54 4.2 KHUNG ĐẦU HỒI 57 4.2.1 Sơ đồ tính 57 4.2.2 Các trường hợp tải 59 4.2.3 Nội lực 63 4.2.4 Thiết kế tiết diện cột khung 69 4.2.5 Thiết kế tiết diện cột tường 74 4.2.6 Thiết kế tiết diện xà ngang 76 CHƯƠNG : THIẾT KẾ CHI TIẾT KHUNG 80 5.1 CHI TIẾT VAI CỘT 80 5.1.1 Nội lực sơ đồ tính 80 5.1.2 Sơ tiết diện 80 5.1.3 Kiểm tra tiết diện chọn 81 SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP 5.1.4 Tính tốn liên kết hàn vai - cột 83 5.2 CHI TIẾT CHÂN CỘT 84 5.2.1 Tính tốn đế 84 5.2.2 Tính dầm đế 87 5.2.3 Tính sườn A 88 5.2.4 Tính sườn B 89 5.2.5 Tính bulơng neo chân cột: 90 5.3 LIÊN KẾT CỘT VỚI XÀ NGANG 91 5.3.1 Tính bu lơng liên kêt 92 5.3.2 Tính mặt bích 93 5.3.3 Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột với mặt bích 93 5.4 MỐI NỐI ĐỊNH XÀ 94 5.4.1 Tính bu lơng liên kêt 94 5.4.2 Tính mặt bích 95 5.4.3 Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện xà với mặt bích 96 5.5 MỐI NỐI XÀ( Ở NHỊP) 96 5.5.1 Tính bu lơng liên kêt 96 5.5.2 Tính mặt bích 98 5.5.3 Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện xà với mặt bích 98 5.6 THIẾT KẾ DẦM CẦU TRỤC: 99 5.6.1 Sơ đồ tính nội lực 99 5.6.2 Lực dọc cầu trục 99 5.6.3 Kiểm tra tiết diện chọn 101 SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Phạm Văn Hội (1999), Thiết kế kết cấu thép nhà cơng nghiệp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật , Hà Nội, 1998 [2] Thiết kế kết cấu thép nhà cơng nghiệp – GS Đồn Định Kiến ( Chủ biên ) – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 1995 [3] "Thiết kế khung thép nhà cơng nghiệp" - Phạm Minh Hà (Chủ biên) [4] Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam : TCXDVN 338 : 2005 Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế [5] Trần Thị Thơn(2010), Thiết kế kết cấu thép, Nhà xất bảng Đại học Quốc Gia TPHCM, HCM, 2003 SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ KHUNG THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP SỐ LIỆU LIỆU THIẾT KẾ Đề S (mm) B (mm) h (mm) L (mm) Q (tấn) 58 27500 8000 7400 64000 17 Họ tên Sinh viên STT Mã SV 58 1151160066 Lê Vũ Linh Lớp Mã đề XC11A 58  i = 15%  Đầu hồi có khoảng  Tự chọn phương pháp đường hàn  Vùng gió TPHCM  Cường độ thép:  Fy =235 MPa  Fx = 400 Mpa => Cường độ tính tốn :  Theo giới hạn chảy : f= fy γm = 2350 =2238(daN/cm ) 1.05 Theo giới hạn bền : f= f u 4000 = =3809(daN/cm ) γ m 1.05 Ngày nhận đề: 13/10/2015 .2005 Ngày nộp bảo vệ (dự kiến): 17/1/2015 / GVHD ThS Nguyễn Tam Hùng SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA NHÀ THÉP 1.1 CẦU TRỤC 1.1.1 Các thơng số cầu trục Sức trục Q(T) Nhịp cầu Kích thước gabarit Áp lực bánh Trọng lượng (mm) xe lên ray (T) (T) trục 20 (m) Bk Kk Hk Zmin Pmaxc Pminc Xe Tồn cầu trục 25.5 4630 3800 1330 180 13.8 3.92 1.236 15.44 1.1.2 Ray cầu trục Kích thước (mm) Loại ray 120  Loại ray sử dụng KP-70 có thơng số kỹ thuật sau: 28 120 Khối lượng H B b 120 120 70 14 1m dài (kG/m) 52.83  Lấy chiều cao ray lớp đệm là: Hr = 120 + 80 = 200 (mm) 16 500 KP-70 1.2 DẦM CẦU TRỤC 1  1  H dct      B       0.8  1(m)  10   10  14  Từ bước cột thơng số cầu trục ta chọn dầm tiết diện chữ I định hình cao 50 cm có thơng số hình bên 200  Chọn Hdct = 0.8 (m)  Kích thước khung ngang theo phương thẳng đứng  Bao gồm chiều cao cột Hd, chiều cao cột Ht, chiều cao tồn cột H SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP  Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H  H c  bk  1.33  0.32  1.65(m)  Trong đó: Hc = HK = 1.33 m - chiều cao gabarit cầu trục bk khoảng hở an tồn cầu trục với xà ngang, lấy khơng nhỏ 200mm  Chiều cao cột khung (tính từ mặt móng): H  H1  H  H3  7.4  1.65  0.1  9.15(m)  Trong đó:  H1 =7.4 (m) - cao trình đỉnh ray  H3 = 0.1 (m) – Phần cột chơn cốt mặt nền, lấy sơ khoảng 0÷1m  Chiều cao cột trên: H t  H  H dct  H r  1.65 + 0.8 + 0.2 = 2.65(m)  Trong đó:  Hdct = 0.8 (m) - chiều cao dầm cầu trục  H r - chiều cao ray đệm, lấy sơ 0.2m  Chiều cao cột dưới: H d  H  H t  9.15– 2.65= 6.5(m) 1.3 KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG THEO PHƯƠNG NGANG  Chọn trục định vị trùng với mép ngồi cột (a = 0)  Chiều cao tiết diện cột (chọn cột khơng thay đổi tiết diện):  Theo u cầu độ cứng: 1  1     H      10.2  0.51  0.68(m)  15 20   15 20  h  Chọn h = 0.55 (m)  Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: L1  (0.75 1)(m)   B1  (ht  a)  D = 0.26 + (0.55 – 0) + 0.07 = 0.88 (m) SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP  Trong đó:  B1 = 0.26 (m) – Phần đầu cầu trục bên ngồi ray, tra bảng cầu trục  D = 0.07 (m) – Khe hở an tồn cầu trục mặt cột, lấy từ 0.06 – 0.075 (m)  Chọn λ = (m)  Nhịp cầu trục Lc (khoảng cách tim ray): Lc = L - 2λ = 27.5 –  = 25.5 (m) A B KÍCH THƯỚ C KHUNG NGANG SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG : THIẾT KẾ XÀ GỒ 2.1 XÀ GỒ MÁI  Chọn tiết diện sơ xà gồ  Độ dốc mái: i=15%, suy ra: α= 8.53o, sinα= 0.148, cosα= 0.989  Xà gồ mái chịu tác dụng tải trọng mái, trọng lượng thân xà gồ xà gồ chọn trước, sau kiểm tra lại theo điều kiện bền điều kiện biến dạng xà gồ  Tấm lợp mái: Trọng lượng Diện tích Tải trọng cho phép Chiều dày (mm) 0.7 (KG/m2) (m2) (KN/m2) 6.59 8.39 1.96  Xà gồ: ta chọn xà gồ chữ “Z” bên xà gồ chữ “C” ngồi biên nhắm tăng ổn định cho mái.Từ catolog thép hình chữ Z cơng ty Ngơ Long SJC ta chọn: Tiết diện Ix Wx Iy Wy (cm4) (cm3) (cm4) (cm3) Z200x62x68 379.5 SVTH : LÊ VŨ LINH Trọng lượng Chiều Diện dày tích (kg/m) (mm) (cm2) 1.8 6.3 37.317 48.723 7.405 4.95 MSSV : 1151160066 Trang GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP Trọng Chiều Diện (cm3) lượng (kg/m) dày (mm) tích (cm2) 7.17 4.44 15 5.55 Tiết Jx Wx Jy Wy diện (cm4) (cm3) (cm4) C20015 353 34.7 39.6  Tải trọng tác dụng lên xà gồ  Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm : tải trọng tơn lợp mái, tải trọng thân xà gồ tải trọng hoạt tải sửa chữa mái gió  Chọn khoảng cách xà gồ mặt : 1.5 m  Khoảng cách xà gồ mặt phẳng mái :  1,52 m cos8.530 (Độ dốc i = 15   = 8.53o) 2.1.2 Tĩnh tải Vật liệu mái Kí hiệu Hệ số vượt tải Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính tốn lớp tơn lợp mái g2 1.05 6.59 kG/m2 6.92 kG/m2 Xà gồ mái Z200x62x68 g1z 1.05 4.95 kG/m 5.5 kG/m Xà gồ mái C20015 g1c 1.05 4.44 kG/m 4.66 kG/m 2.1.3 Hoạt tải  Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 30 kG/m2 với hệ số vượt tải n = 1.3  p1tt = 301.3 = 39 kG/m2  Hoạt tải gió : SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 10 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP = > Thõa điều kiện  Kiểm tra tiết diện đường hàn:  Giả thiết chiều cao đường hàn hf = 8(mm) Aw   (18  1)  0.7  0.8  19.04(cm2 ) 0.7  0.8  (18  1)3 Ww    917(cm2 ) Kiểm tra ứng suất đường hàn: 2  M  V   91162   16376  td            865.8(kG / cm ) W A 917 19.04      x  w 2 Vậy chọn hdđ=18 (cm) 5.2.5 Tính bulơng neo chân cột:  Từ bảng chọn tổ hợp nội lực chân cột gây kéo nhiều ho bu lơng neo: M max  413.07(kN.m), N tu  153.4(kN), Vtu  87.9(kN)  Chiều cao vùng bê tơng chịu nén đế c  41.9(cm) Chọn khoảng cách từ mép biên đế chân cột đến trọng tâm nhóm bu lơng neo 12.6 (cm) Trục tung hòa vị trí có ứng suất  Ta xác định được:  Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện cột đến trọng tâm vùng chịu nén: a L bd 80  c    41.9  26(cm) 3  Khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tơng chịu nén đến trọng tâm nhóm bu lơng chịu kéo : 1 y  L bd   c  12.6  80   41.9  12.6  53.4(cm) 3 SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 90 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP 8.8 0.5 2.6 4.7 6.8 9.7 T 260 F 419 381 534 Xét tổng momen trọng tâm vùng nén ta có phương trình: T1.y  N.a  M = > Tổng lực kéo thân bu lơng neo phía chân cột: T1  M  N.a 413.07  153.4  0.26   687.3(kN) y 0.543 Chọn bu lơng có cấp độ bền la 5.6 có: f vb  190(MPa),f tb  210(MPa) Diện tích cần thiết bu lơng neo: A yc b  T1 687.3 103   409(mm2 )  4.09(m2 ) n.f tb  210 Chọn bu lơng  24 có A b  4.52  cm  Vậy bố trí bu lơng có  24 125 550 125 55 Sườ nA Sườ nB 55 hf=8mm hf=8mm hf=8mm Bu lô ng cườ ng độ 5.6 Þ24 hf=8mm 30 340 180 100 80 Sườ nA 180 hf=6mm hf=6mm Dầ m đế 60 132 416 132 60 5.3 LIÊN KẾT CỘT VỚI XÀ NGANG SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 91 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP 5.3.1 Tính bu lơng liên kêt Từ bảng tổ hợp nội lực chọn tổ hợp nội lực gây kéo bu lơng nhiều nhất, chọn tổ hợp (1)+(7) có moment tương đối lớn lực dọc lực gây kéo: M  217.12(kN.m), N tu  47.68(kN), Vtu  53.57(kN) Chọn bu lơng cường có cấp độ bền 5.6 bố trí hình vẽ: 594 472 412 352 292 232 172 82 Phía cánh ngồi cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, vơi kích thước lấy sau:  Bề dày: t s  1cm  Bề rộng: bs  11.5cm  Chiều cao: h s  1.5  bs  1.5 11.5  18cm Ta có tâm quay mặt bích trọng tâm cánh nén tiết diện cột Chuyển nội lực trục quay(cánh nén tiết diện cột): M'  M N.e  271.12  47.68  0.269  284(kN.m) Lực tác dụng lên bu lơng ngồi momen lực dọc tác dụng vào: N1   Myi N  2  yi 16 284  106  594 47.68  103  2(5942  4722  4122  3522  2922  2322  172  822 ) 16  83721(N) = > Đường kính bu lơng từ điều kiện chịu kéo: SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 92 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP  d b  N1   b f tb     = > db  4N1  83721   22.5(mm)  b f tb  1 210   Chọn d b  24(mm) Kiểm tra bu lơng chịu lực cắt:  d b   252  V 53.57  103   b f vb   1 190   nc   1 16 16      3348  93266(N) Vậy bu lơng đủ khả chịu cắt Kiểm tra điề kiện ép mặt bu lơng: V 53.57  103   b f cb d.t   1 505  25  12 16 16  3348  151500(N) Vậy thép đủ khả chịu ép mặt 5.3.2 Tính mặt bích Xác định từ điều kiện cân giới hạn uốn: t  1.1 b N bmax 140  83721  1.1  12.4mm (b  b1 )f (300  140)210 Và t  1.1  1.1 b  Ni (b  h1 )f 140  83721 (594  472  412  352  292  232  172  82)  16.6mm 594(300  594)210 = > chọn t = 1.8cm 5.3.3 Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột với mặt bích  Chiều dài đường hàn cánh  Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi(kể sườn): SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 93 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP  lw   (14.5  1)   (10  1)  72(cm)  Lực kéo cánh ngồi momen lực dọc: Nk  M N 217.12 47.68     418.6(kN) hc 0.55  Vậy chiều cao đường hàn cần thiết: h f yc  Nk 418.6 103   4.6(mm)  lw (f w )min  c 720  (0.7 180) 1  Chiều dài đường hàn bụng: hw yc V 53.57 103    4.6(mm)  lw (f w )min  c  (47.6  1)  (0.7 180) 1 Vậy ta chọn h f  6mm cho bụng cánh 115 526 20 80 65 hf=6mm 65 50 60 60 60 60 60 60 90 300 hf=6mm 145 10 145 65 80 Lỗôvan 26mm 76 20 685 5.4 MỐI NỐI ĐỊNH XÀ 5.4.1 Tính bu lơng liên kêt Từ bảng tổ hợp nội lực chọn tổ hợp nội lực gây kéo bu lơng nhiều nhất, chọn tổ hợp (1)+(7) có moment tương đối lớn lực dọc lực gây kéo: M  49.71(kN.m), N tu  64.85(kN), Vtu  9.43(kN) Chọn bu lơng cường có cấp độ bền 5.6 bố trí hình vẽ: hình Phía cánh ngồi xà bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, vơi kích thước lấy sau:  Bề dày: t s  1cm  Bề rộng: bs  11.5cm SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 94 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP  Chiều cao: h s  1.5  bs  1.5 11.5  18cm Ta có tâm quay mặt bích trọng tâm cánh nén tiết diện cột Chuyển nội lực trục quay(cánh nén tiết diện cột): M'  M N.e  49.71  64.85  0.144  59(kN.m) Lực tác dụng lên bu lơng ngồi momen lực dọc tác dụng vào: N1   Myi N  2  yi 59  106  344 64.85  103  2(347  2302  562 )  65620(N) = > Đường kính bu lơng từ điều kiện chịu kéo:  d  N1   b f tb  b    = > db  4N1  65997   20(mm)  b f tb  1 210   Chọn d b  20(mm) Kiểm tra bu lơng chịu lực cắt:  d   202  V 9.43  103   b f vb  b  n c   1 190   1 8      1179  59690(N) Vậy bu lơng đủ khả chịu cắt Kiểm tra điề kiện ép mặt bu lơng: V 9.43  103   b f cb d.t   1 505  20  12 8  1179  121200(N) Vậy thép đủ khả chịu ép mặt 5.4.2 Tính mặt bích Xác định từ điều kiện cân giới hạn uốn: SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 95 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP b N bmax 100  65997  1.1  10.2mm (200  b1 )f (200  100)  210 t  1.1 Và b  Ni (b  h1 )f t  1.1  1.1 100  65997  (344  232  56)  15.3mm 344(200  100)  210 = > chọn t = 1.6 (cm) 5.4.3 Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện xà với mặt bích  Chiều dài đường hàn cánh  Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi(kể sườn):  lw   (9.5 1)   (10 1)  52(cm)  Lực kéo cánh ngồi momen lực dọc: Nk  M N 49.71 64.85     198.1(kN) hx 0.3  Vậy chiều cao đường hàn cần thiết: hf yc Nk 198.1103    3(mm)  lw (f w )min  c 520  (0.7 180) 1  Chiều dài đường hàn bụng: h w yc  V 9.43 103   1.4(mm)  lw (f w )min  c  (27.6  1)  (0.7 180) 1 Vậy ta chọn h f  6mm cho bụng cánh 5.5 MỐI NỐI XÀ( Ở NHỊP) 5.5.1 Tính bu lơng liên kêt Từ bảng tổ hợp nội lực chọn tổ hợp nội lực gây kéo bu lơng nhiều nhất, chọn tổ hợp (1)+(7) có moment tương đối lớn lực dọc lực gây kéo: M  75.1(kN.m), N tu  62.64(kN), Vtu  33.45(kN) Chọn bu lơng cường có cấp độ bền 5.6 bố trí hình vẽ: SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 96 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP Hình Phía cánh ngồi xà bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, vơi kích thước lấy sau:  Bề dày: t s  1cm  Bề rộng: bs  11.5cm  Chiều cao: h s  1.5  bs  1.5 11.5  18cm Ta có tâm quay mặt bích trọng tâm cánh nén tiết diện cột Chuyển nội lực trục quay(hàng bu long đầu tiên): M'  M N.e  75.1  62.64  0.144  84(kN.m) Lực tác dụng lên bu lơng ngồi momen lực dọc tác dụng vào: N1   Myi N  2  yi 10 84  106  344 62.64  103  2(3442  2322  144  56 ) 10  79966(N) = > Đường kính bu lơng từ điều kiện chịu kéo:  d b  N1   b f tb     = > db  4N1  79966   22(mm)  b f tb  1 210   Chọn d b  25(mm) Kiểm tra bu lơng chịu lực cắt:  d   252  V 33.45  103   b f vb  b  n c   1 190   1 10 10      3345  93266(N) Vậy bu lơng đủ khả chịu cắt Kiểm tra điề kiện ép mặt bu lơng: SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 97 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP V 33.45  103   b f cb d.t   1 505  25  12 10 10  3345  151500(N) Vậy thép đủ khả chịu ép mặt 5.5.2 Tính mặt bích Xác định từ điều kiện cân giới hạn uốn: t  1.1 b N bmax 100  79966  1.1  12.4mm (b  b1 )f (200  100)  210 Và t  1.1  1.1 b  Ni (b  h1 )f 100  79966  (344  232  144  56)  13.8mm 344(200  344)  210 = > chọn t = 1.4 (cm) 5.5.3 Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện xà với mặt bích  Chiều dài đường hàn cánh  Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi(kể sườn):  lw   (9.5 1)   (10 1)  52(cm)  Lực kéo cánh ngồi momen lực dọc: Nk  M N 75.1 62.64     282(kN) hx 0.3  Vậy chiều cao đường hàn cần thiết: hf yc Nk 282 103    4.3(mm)  lw (f w )min  c 520  (0.7 180) 1  Chiều dài đường hàn bụng: h w yc  V 33.45 103   5(mm)  lw (f w )min  c  (27.6  1)  (0.7 180) 1 Vậy ta chọn h f  6mm cho bụng cánh SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 98 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP 5.6 THIẾT KẾ DẦM CẦU TRỤC: Chọn dầm cầu trục chữ I có kích thước sau: h = 800 mm, b = 300 mm, t f = 14 mm, tw = 10 mm Dầm cầu trục sử dụng có sức tải Q = 20(T), nên chọn tiết diện dầm hãm cánh dầm cầu trục Dầm cầu trục làm việc dầm đơn giản gối vai cột Liên kết cánh dầm cầu trục với cánh cột thép L90x9 thép tiết diện 360x120x10 5.6.1 Sơ đồ tính nội lực 5.6.2 Lực dọc cầu trục  Sơ đồ kiểm tra ứng suất tiết diện dầm cầu trục theo giả thiết đơn giản  Nội lực tính tốn áp lực thẳng đứng P gây ra:  Với dầm đơn giản, nội lực tính tốn xác định dựa theo ngun tắc Vinke, tức momen Mmax xuất hợp lực R tất lực tác dụng lên dầm đối xứng qua điểm dầm với lực P gần R nhất, tiết diện đặt lực P có giá trị Mmax Theo ta xác định vi trí tải trọng nguy hiểm sau:  Hình vẽ: 3800 695 2810 P 415 415 3800 415 495 R=3P P P 4000 Mmax 4008 P Ta tính phản lực gối: Vtr  1.686P, Vph  1.314P Dựa vào sơ đồ tải trọng ta tính momen lớn dầm là: M max  3.78P  3.78 129.03  487.7(kN m)  Trong đó: P = k1.n.nc.Pmax  k1 : hệ số động lực, với dầm cầu trục làm việc trung bình k1 = SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 99 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP  n = 1.1: Hệ số vượt tải  nc : Hệ số tổ hợp, tính với hai dầm cầu trục làm việc trung bình nc = 0,85  Pmax = 13.8 (T) = > P  11.1 0.85 138  129.03(T) Lực cắt lớn Qmax dầm đơn giản xuất lực tác dụng đặt trực tiếp lên gối, lực lại đặt gần gối nhất: 415 415 P 3800 415 P P 4000 4000  Ta tính phản lực gối: Vtr  2.318P, Vph  0.683P  Dựa vào sơ đồ nên tính lực cắt lớn dầm là: Qmax  1.318P  1.318 138  181.9(kN)  Trọng lượng thân dầm cầu trục hoạt tải sữa chữa chưa dầm chưa kể đến cách nhân Mmax Qmax với hệ số α M x   M max ;Q y   Qmax  α = 1,03; 1,05; 1,08 ứng với nhịp dầm = 6m, 12m, 18m  Chọn α = 1,05 M x  1.05M max  1.05  487.7  512.1(kNm) Qy  1.05Qmax  1.05 181.9  191(kN ) 5.6.2.2 Lực hãm T  Vì điểm đặt lực ngang T vị trí với áp lực thẳng đứng P nên mơ men uốn tính tốn My lực cắt tính tốn Qy lực hãm ngang T gây xác định tính Mmax Qmax: T = k.n.n c TR = 1×1.1×0.85×5.31 = 4.96(kN) SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 100 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP T 4.96 = 512.1× = 19.7(kNm) P 129.03 T 4.96 Q y = Q max = 191× = 7.34(kN) P 129.03 M y = M max 5.6.3 Kiểm tra tiết diện chọn Do dầm cầu trục có tiết diện đối xứng nên ứng xuất pháp lớn điểm A cánh dầm cầu trục chịu uốn đồng thời Mx My:  t = My Mx + A A Wx Wy,dh Các đặc trưng hình học: 393 14 y x 14 x 772 10 300 y  0.5  (30  1)  77.63  30  803 I   2    150719.2(cm ) 12 12   A x 1.2  303 77.6 13 I  2   5406(cm4 ) 12 12 A y I xA W   3767(cm3 ) h A x W  A y I yA b  360.4(cm3 )  80 1.2  S f  (30  1.2)      1418.4(cm )   38.8  80 1.2  S  (30  1.2)     2171(cm3 )   38.8  1   Điều kiện bền: SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 101 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP 512.1104 19.7 104  t    1906(daN / cm2 )  2238(daN / cm2 ) 3767 360.4 Ứng xuất tiếp bụng dầm cầu trục kiểm tra theo lực cắt lớn Qx:  Qx S   c  fv I x tw 191102  2171   275(daN / cm2 )  1 0.58  2238  1298(daN / cm2 ) 150719.2 1  Trong đó:  Ix : momen qn tính tiết diện dầm cầu trục  Sx : momen tĩnh tiết diện dầm cầu trục trục x-x Kiểm tra ổn định cánh dầm cầu trục theo phương ngồi mặt phẳng dầm: t  M cb ,y Mx NT     f W A x  Ac ,tr W c ,tr y  Trong đó:  NT  My d dh  19.7  23.73(kN ) (ddh chiều cao dầm hãm) 0.83  M cb, y  0.9  T d 4.96 1  0.9   1.12(kN m) (d =1m khoảng cách hai tâm nút dàn.) 4  Ac ,tr : tiết diện cánh trên: Ac,tr  30 1.2  36(cm2 )  W c,tr y : momen chống uốn cánh lấy với trục y thẳng đứng: W c ,tr y  1.2  302  180(cm3 )  : hệ số uốn dọc tiết diện cánh lấy với trục y: I c ,tr y 1.2  303   2700(cm4 ) => r  12 Ix  Ac ,tr 2700  8.66(cm) 36 Chiều dài tính tốn la khoảng cách d nút giằn: d=1m  d 100   11.54(cm) r 8.66 Tra bảng 4.4 [5] =>   0.98 SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 102 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP 512.1104 23.73 102 1.12 104 t     1489(daN / cm2 )  2238(daN / cm2 ) 3767 0.98  36 180 Kiểm tra ứng suất cục bụng dầm, chỗ tiếp giáp với cánh tác dụng trực tiếp áp lực bánh xe :  cb , y   1P tw z   1P tw c Ip   f tw  Trong đó:  Ip – Tổng momen qn tính thân cánh dầm cầu trục ray  C = 3,25 dầm tổ hợp hàn  Bỏ qua momen qn tính ray: Ip = z  c3  cb , y  Ip tw 30×1.23 +1082 = 1086(cm4 ) 12  3.25  1086  33.4(cm) 1.1129.03 102  424.9(daN / cm2 )  2100(daN / cm2 ) 1086 1 3.25  Kiểm tra ứng suất tương đương vị trí tiếp giáp bụng cánh dầm cầu trục:  td   12   cb2 , y   1. cb, y  312  f  c 1   M x hw 512.1104 77.6   1318(daN / cm2 ) Wx h 3767 80 Qx S f I x tw  191102 1418.4  180(daN / cm2 ) 150719.2 1  td  13182  424.92  1318  424.9  1802  1206(daN / cm2 )  1.15  f   c  1.15  2238 1  2573(daN / cm2 ) Kiểm tra ổn định cục cánh bụng dầm cầu trục: + Bản cánh dầm cầu trục: SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 103 GVHD : NGUYỄN TAM HÙNG bof tf  0,5 bof  E f b f  tw ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP  bof 14.5 30  2,1.106  14.5(cm);   12.08  0.5  15.81 tf 1.2 2100 → thõa + bụng dầm cầu trục: hw h E 77.6 2.1106  2.2  w   77.2  2.2  67.4 tw f tw 2238 Bản bụng khơng thõa ổn định, Kiểm tra điều kiện độ võng: Mơ hình kết tính tốn phần mềm SAP2000, độ võng dầm cầu trục: Độ võng giới hạn: f  2.25   2.8 103   f       5.103 800 L 200   →Độ võng dầm cầu trục thõa mãn Liên kết cánh với bụng: Liên kết sử dụng que hàn N42 , hàn tay fwf=1800 kG/cm2, Rws=1550 kG/cm2  f  0.7;  s   Q  Sc     P  hf          f w min    Jx   z  2  191102 1418.4   1.1129.03 102         0.2(mm)   0.7 1800  1  150719.2 33.4    Chọn hf = (mm) SVTH : LÊ VŨ LINH MSSV : 1151160066 Trang 104