Huong dan do an thep II

Hướng dẫn đồ án môn học kết cấu thép II Vũ Văn Hiệp Bộ môn Kết cấu Xây dựng -Thuyết minh tính toán Mặt kết cấu nhà xưởng kích thước khung ngang Htr Hm I hch Hd H q L A B Sơ đồ khung ngang Dg b Dg Dct C1 C1 C1 C1 C1 Dg Dg Dg Dg Dg Dg Dg Dg Dg Dg Dg Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct c3 C2 L1 Dct C1 Dg L1 L1 Dct Dg đặt tên kc phương án C1 L1 đặt tên kc phương án L1 L1 L c3 Dct a Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dct Dg Dg Dct Dg Dct Dg Dg Dg Dg Dg Dg C1 Dg C1 Dg C1 Dg C1 Dg C1 Dg C1 Dg C1 B B B B B B B B B B B B B B B L1 L1 c3 C2 15.B 10 11 MặT BằNG KếT CấU NHà Xưởng 12 13 14 15 16 Xác định số liệu tính toán Từ nhiệm vụ thiết kế cho, ta có số liệu : Q = , L = , H1 = , hdcc= , hr = Tra bảng 4.2 phụ lục sách Thiết kế khung thép nhà công nghiệp cầu trục hai dầm kiểu ZLK ta có: * Với Q ta xác định số liệu sau: - Khoảng cách từ đỉnh ray đến đỉnh xe cầu trục K1 = - Khoảng cách tối thiểu từ tim ray đến mặt cột Zmin = * Với Q L ta xác định số liệu sau: - Nhịp cầu trục: Lcc = S = - Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị () : = (L- Lcc)/2 = * Khoảng cách từ đỉnh xe đến đỉnh cột (mặt kết cấu xà nằm ngang mặt trần nhà): a = 200 500 (mm) Kích thước cột Cột có tiết diện đặc dạng chữ H, đoạn cột đoạn cột có tiết diện a Chiều cao cột - Chiều cao cột trên: Htr = K1 + hdcc + hr + a = , Chọn Htr = - Chiều cao cột dưới: Hd = H1 - hdcc - h r + hch = , Chọn Hd = - Chiều cao toàn cột: H = Htr + Hd = (Lưu ý: Hd , Htr nên chọn chẵn phù hợp với kích thước tường) b Tiết diện cột (Lưu ý: vẽ tiết diện, ghi đầy đủ kích thước) - Bề cao tiết diện cột: h - Zmin = mm, h (1/10 1/15)H = Chọn h = (Lưu ý: h nên chọn chẵn phù hợp với kích thước rộng thép bản) - Bề rộng cánh b (0,3 0,5)h = b (1/20 1/30)H = Chọn b = (Lưu ý: b nên chọn chẵn phù hợp với kích thước rộng thép bản) - Bề dày cánh bụng tf = (1/28 1/35)bf/21 = (f đơn vị kN/cm2) tw = (1/60 1/120)h = tw mm, tf tw , tf 60 mm (Lưu ý: tf tw phải chọn phù hợp với kích thước bề dày thực tế thép bản) c Tiết diên vai cột Vai cột công xôn ngắn, tiết diện dạng chữ I tf h/2 Lv h tf hv hv1 tw bv a hv hw a a-a Ls a - Bề cao tiết diện vai cột: h V - h = mm, chọn h V = Bề rộng cánh vai cột bV = b = Bề dày cánh bụng vai cột tw = (1/70 1/100)hV , tw mm, chọn tw = tf bV /30, tf tw , tf 60 mm, chọn tf = (Lưu ý: tf tw phải chọn phù hợp với kích thước bề dày thực tế thép bản) Kích thước xà mái kết cấu cửa mái Xà mái tiết diện đặc dạng chữ I Xà chia thành đoạn lắp ghép, đoạn đầu (liên kết với cột) có tiết diện thay đổi, đoạn có tiết diện không thay đổi a Chiều dài nhịp đoạn tiết diện thay đổi Ld1 (0,35 0,4)L/2 , chọn Ld1 = b Tiết diện xà mái (Lưu ý: vẽ tiết diện, ghi đầy đủ kích thước) - Bề cao tiết diện nách khung: hd1 L/40, chọn hd1 = - Bề cao tiết diện đoạn giữa: hd2 0,6hd1 , chọn h d2 = - Bề rộng cánh: bd = (0,2 0,5)h d1 , bd 180 , chọn bd = - Bề dày cánh bụng : tw = (1/70 1/100)h d , tw mm, chọn tw = tf bd /30, tf tw , tf 60 mm, chọn tf = (Lưu ý: tf tw phải chọn phù hợp với kích thước bề dày thực tế thép Đoạn đầu tw lấy theo h d1 , đoạn lấy theo đoạn đầu tính theo h d2 ) c Kết cấu cửa mái - Chiều cao kết cấu cửa mái : HCM = (1000 1500) mm = mm - Nhịp kết cấu cửa mái : LCM = (1/5 1/3)L = mm - Độ vươn công xôn dầm cửa mái: La 500 mm = - Tiết diện kết cấu cửa mái (cột dầm): Dùng thép hình chữ I số hiệu d Độ dốc thoát nước mái, chiều cao mái - Độ dốc thoát nước mái: Mái lợp tôn, độ dốc thoát nước thường chọn i 0,12 , có góc nghiêng mái = Chọn i = tg = - Chiều cao mái: Chiều cao từ điểm giao cánh xà mái với cánh cột đến đỉnh xà mái Hm = L.tg/2 = Chiều cao mái ứng với đoạn xà mái (thay đổi TD) Hm1 = Ld1.tg = Chiều cao mái ứng với đoạn xà mái giáp đỉnh mái (TD không đổi) Hm2 = Hm Hm1 = II Hệ giằng nhà xưởng Vẽ hình vẽ có ghi đầy đủ kích thước cho hệ giằng nhà xưởng (các hệ giằng thể vẽ A1 ), gồm: Sơ đồ kết cấu hệ giằng mái ( lệch phía trên) phương án phương án a a L a a b a B B B B B B B B B B B = 60 m ( 50 ữ 60 m) B B B B 50 ữ 60 m 15B 10 11 12 13 14 15 16 Hg1 Hg2 Sơ đồ kết cấu hệ giằng cột Hg1 ĐỉNH RAY B B B B B B B B B B 10 B 11 B 12 B 13 B 14 B 15 16 Chi tiết giằng chống xiên Thanh chống xiên thép góc (không nhỏ L50x5) liên kết cánh xà mái vào xà gồ, để giữ ổn định cho xà mái cánh khung chịu tải trọng gió bốc III Xác định tải trọng tác dụng vào khung ngang Tĩnh tải a/ Tĩnh tải mái: (tính toán đưa tải phân bố xà mái g) gc = (g 1c + g2c + g3c)B = g = ng gc = Trong : - g1c trọng lượng tôn lợp m2 mái: g1c = daN/m2 - g2c trọng lượng giằng mái, giăng xà gồ quy đổi m2 mái lấy gần đúng: g2c = (2 3) daN/m2 - g3c trọng lượng xà gồ quy đổi m2 mái: g3c = daN/m2 (sơ giả thiết trước, sau tính xong xà gồ phần sau chỉnh lại số liệu này) - ng hệ số độ tin cậy tĩnh tải (hệ số vượt tải): + ng = 1,1 tổ hợp nội lực nội lực tĩnh tải dấu với nội lực hoạt tải trị số tuyệt đối nội lực tĩnh tải lớn trị số tuyệt đối nội lực hoạt tải + ng = 0,9 tổ hợp nội lực trị số tuyệt đối nội lực tĩnh tải nhỏ trị số tuyệt đối nội lực hoạt tải - Lưu ý: Trọng lượng xà mái kết cấu cửa mái phần mềm tính nội lực tự xác định b/ Trọng lượng dầm cầu trục: Gdct = dctLdct2 = (daN) , (trọng lượng dầm cầu trục xác định gần theo công thức xem bao gồm ray đệm, Gdct đặt vai cột Ldct nhịp dầm cầu trục (Ldct = B) đơn vị tính m, dct = 24 37) g g Gdct Gdct Sơ đồ tĩnh tải khung Hoạt tải sửa chữa mái: Hoạt tải sửa chữa mái từ xà gồ truyền xuống dầm khung (xà mái) gần xem tải phân bố xà mái (p) Hoạt tải xét với trường hợp tác dụng khung là: chất nửa nhịp trái, nửa nhịp phải nhịp khung ngang Giá trị p xác định sau: p = np.p c.B.cos = 1,3.30.B.cos = (daN/m) p p Sơ đồ hoạt tảI sửa chữa máI nửa trái khung p p Sơ đồ hoạt tảI sửa chữa máI nửa phải khung Hoạt tải cầu trục: Từ sức trục Q = , nhịp cầu trục Lcc= tra bảng số liệu cầu trục (bảng 4.2 phụ lục sách Thiết kế khung thép nhà công nghiệp) có : - áp lực bánh xe lên ray Pmax= Rmax = Pmin = Rmin = - Bề rộng cầu trục Bct = 2LK = - Số lượng bánh xe bên cầu trục n = - Khoảng cách hai bánh xe cầu trục R = - Trọng lượng xe cầu trục Gxecon = Lấy gần trọng lượng xe theo số liệu sau : Sức trục (tấn) Gxecon (tấn) 0,5 6,3 12,5 16 20 25 32 0,61 0,61 0,84 0,84 1,3 1,3 1,67 2,7 10 a/ Xác định áp lực thẳng đứng cầu trục lên vai cột (Dmax , Dmin): (Xem sách Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp trang 15, 16) yi = Dmax = n.nc.Pmax.yi = 1,1.0,85.P max yi = Dmin = n.nc.Pmin yi = 1,1.0,85.Pmin yi = r R p y1 r p p p y2 y y4 B B Dmax Dmin Sơ đồ tảI dmax , dmin khung b/ Xác định lực xô ngang T vào cột lực hãm xe con: (Xem sách Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp trang 16, 17) T1c = 0,05.(Q + Gxecon)/n0 = T = n.nc.T 1c yi = 1,1.0,85.T1c y i = ( Lực T đặt vị trí cột cách trục vai cột đoạn hv/2+hdct) T Sơ đồ tảI xô ngang t khung Tải trọng gió: a) Gió ngang nhà b) gió dọc nhà a/ Tải trọng gió ngang nhà: Tải trọng gió tác dụng khung xác định theo TCVN 2737-1995 q = n.W0.k.c.B - k hệ số độ cao, để an toàn lấy tải gió cột với k cao độ đỉnh cột, gió xà mái với k cao độ đỉnh mái cửa trời - C hệ số khí động, xác định theo hình khối nhà - n = 1,2 - W0 = daN/m2 *) Xác định hệ số khí động C: B Từ góc nghiêng = , h1 H c , b tra bảng theo sơ đồ tiêu l l L L chuẩn TCVN2737-1995 giá trị Ce sau: Ce1 = - 0,8 ; Ce2 = - 0,6 ; Ce3 = , Ce4 = hm3 (Ce4 tra bảng theo Ce1 với h1 tính đến mép mái) ce2= -0,6 c e = +0,7 c e = -0,6 c e = -0,5 c e4 Hc hm1 hm2 ce1= -0,8 c e = +0,8 c e3 L *) Xác định hệ số độ cao k: Công trình xây dựng địa điểm có dạng địa hình ., tra bảng 1.2 phụ lục sách Thiết kế khung thép nhà công nghiệp có: kcột = , kmái = *) Xác định tải trọng gió ngang nhà vào khung: qm4 qm3 qm2 qm1 qm5 qm6 q qh Sơ đồ tảI gió ngang nhà khung qđ = 1,2.W0.kcột.0,8.B = qh = 1,2.W0.kcột.Ce3.B = qm1 = 1,2.W0.kmái Ce4.B = qm2 = 1,2.W0.kmái 0,7.B = qm3 = 1,2.W0.kmái 0,8.B = qm4 = qm5 = 1,2.W0.kmái.0,6.B = qm6 = 1,2.W0.kmái 0,5.B = b/ Tải trọng gió dọc nhà: *) Xác định hệ số khí động C: Từ tỷ số h1 H1 , b L (H1 = Hc + Hm1 + Hm2 = ) tra bảng l B l B theo sơ đồ tiêu chuẩn TCVN2737-1995 giá trị Ce3 sau: hm3 Ce3 = hm1 hm2 c e = -0,7 Hc c e = -0,7 c e3 c e = -0,7 c e3 c e3 c e = -0,7 c e3 L *) Xác định tải trọng gió ngang nhà vào khung: qm7 qm7 qm8 q m7 qm8 qm7 qc qc Sơ đồ tảI gió dọc nhà khung qc = 1,2.W0.k cột.Ce3.B = qm7 = 1,2.W0.kmái 0,7.B = qm8 = 1,2.W0.kmái Ce3.B = IV Thiết kế xà gồ: Thit k x g dựng thộp hỡnh cỏn núng a, Chn tit din x g H thng x g mỏi c b trớ nh hỡnh v, ging x g dựng thộp trũn 14, ging ti gia nhp x g n.d c a L dd dd n.d b a B B B B B B B B B B B B B B B 15.B mb bố trí xà gồ cửa mái 10 11 12 14 15 16 MB bố trí xà gồ dầm mái - Ti trng tỏc dng lờn x g: q1 c = (g1c + p c.cos).d1 = (trong ú d = d/cos = , d l k/c x g trờn mt bng) q1xc = q 1c.sin = 13 q1yc = q 1c.cos = q1 = (g 1c.n g + n p.p c.cos).d = 10 Vị trí tiết diện cần tổ hợp nội lực 18 Bảng thống kê nội lực Loi ti trng Cu kin Tit din Ni lc Ti trng thng xuyờn Hot ti mỏi trỏi Hot ti mỏi phi n g =1,1 n g =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Dmax ct trỏi Dm ax ct phi Tma x ct trỏi Tmax ct phi Giú ngang trỏi Giú ngang phi Giú dc M Ct A N V Bảng tổ hợp nội lực Tổ hợp Cấu kiện Tiết diện Nội lực M (+)max N tư V tư M (-)-max N tu V tu N (+)max M tư V tu Tổ hợp N (-)max M tư V tu TH tải trọng M Cột A N V 19 V max M (+)max N tu V tu M (-) max N tư V tu N (+)max M tư V tu N (-)max M tư V tu V max VI tính toán kiểm tra cột xà mái Chiều dài tính toán cột xà mái Chiều dài tính toán cột xà mái xác định theo sách Thiết kế khung thép nhà công nghiệp sau: a Chiều dài tính toán cột : lx =.H - Trong mặt phẳng khung: tra bảng theo tham số GT = L xà.Ic/(H.Ixà) = (trong đó: H chiều cao cột, Lxà = Ltt /2, Ltt - nhịp tính toán khung, Ic mômen quán tính tiết diện cột, Ixà - mômen quán tính tiết diện xà mái vị trí cách nút khung 0,4lxà) Bảng tra hệ số theo tham số GT GT 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 1,00 1,10 1,15 1,23 1,30 1,35 1,40 1,47 GT 5,0 6,0 8,0 10 15 20 30 50 1,50 1,60 1,70 1,75 1,83 1,90 1,95 2,00 - Ngoài mặt phẳng khung: ly = a (a khoảng cách hai điểm giằng cột) b Chiều dài tính toán xà mái : - Trong mặt phẳng khung: lx = Ltt - Ngoài mặt phẳng khung: ly = a (a khoảng cách hai điểm giằng mái) Tính toán kiểm tra tiết diện cột a Nội lực tính toán cột: Các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm để tính toán cột : Từ bảng tổ hợp nội lực, qua tiết diện B, Ct , Cd A chọn cặp nội lực nguy hiểm (1) M(+)max , Ntư , Vtư M(-) max , Ntư , Vtư (2) Mtư , Vtư , N(-)max (3) (+) Mtư , Vtư , N max (4) Vmax (5) Cột kiểm tra với cặp tổ hợp nội lực trên, riêng hai cặp tổ hợp (1) (2) chọn cặp nguy hiểm để kiểm tra tiết diện cột (vì dùng tiết diện đặc dạng chữ H đối xứng) Lưu ý: Trong tính toán cụ thể, đầy đủ tổ hợp nội lực phân biệt trên, tổ hợp Vmax trường hợp có có 20 cặp, có có hai cặp (1) (2) cặp (3) trùng vào hai cặp trên, b Kiểm tra tiết diện cột x *) Các đặc trưng hình học tiết diện y y tw ix = , iy = , b0 Iy = , b A = , An = , Ix = , Wx = , S x = , S xc = x *) Kiểm tra tiết diện cột theo điều kiện bền tf tf h N M fc A n Wx max hw VmaxSx fvc Ix t w td 12 312 fc c h w , VSx Ix t w h *) Độ mảnh, độ mảnh quy ước kiểm tra độ mảnh x = , x = , y = , max = max(x, y) = < [] = 120 = [] , > [] phải chọn lại tiết diện cột, làm giảm chiều dài tính toán cột trường hợp *) Độ lệch tâm m, m1 mx - Độ lệch tâm tương đối m: m M A N Wx - Độ lệch tâm tính đổi m1: Với x = , m = , Af/Aw = tra bảng II.4 phụ lục II sách Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp = m1 = m = - Độ lệch tâm tương đối mx: + Giá trị mômen tính toán Mx Gọi mômen có trị số lớn chọn để tính toán cột Mmax mômen có giá trị lớn đoạn 1/3 cột Ml/3 có: Mx = max(Ml/3 , M max /2) + mx = MxA/(NWx) = 21 *) Kiểm tra cột theo điều kiện ổn định tổng thể - Kiểm tra ổn định tổng thể mặt phẳng uốn Từ x = m1 = tra bảng II.2 phụ lục II sách Kết cấu thép, cấu kiện xuất năm 2006 e = N/(eA) = < fc = fc , > fc phải chọn lại tiết diện cột - Kiểm tra ổn định tổng thể mặt phẳng uốn + Khi mx 5, xác định c sau: Từ mx = c = 3,14 E f = tra bảng II.5 phụ lục II sách Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp xác định = = c = /(1 + mx) = + Khi mx 10, xác định c sau: Từ y = f = tra bảng II.1 phụ lục II sách Kết cấu thép, cấu kiện xuất năm 2006 xác định y = Xác định thông số : l0 = a = (a k/cách điểm liên kết giằng mái) ht l t f w3 hb 2bt f Xác định hệ số : = 2,25 + 0,07 0,1 40 = 3,6 + 0,04 - 3,5.10 -5 40 < 400 Xác định hệ số : = Iy h E I x l0 f Xác định hệ số b : b = = 0,85 b = min(0,68 + 0,211 ; 1,0) = > 0,85 Hệ số c : c 1 m x y b + Khi y > c c c max c max 16 M x Nh f 22 Trong đó: 4(I x I y ) h f2 A 0,156I t A , y hf It = 0,433biti3 (bi ti bề rộng bề dày thép tiết diên) Kết kiểm tra ổn định tổng thể cột mặt phẳng uốn: N/(cyAng) = < fc = fc , > fc phải chọn lại tiết diện cột *) Kiểm tra cột theo điều kiện ổn định cục (xem tài liệu, trang 222 225 sách Kết cấu thép cấu kiện xuất năm 2006 PGs Phạm Văn Hội chủ biên trang 37, 38,41 sách Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Gs Đoàn Định Kiến chủ biên) b0 b0 , độ mảnh giới hạn cánh b t t f t theo bảng 4.4 sách Kết cấu thép, cấu kiện xuất năm 2006 - Đối với cánh: E phải đặt sườn h w h , h w 2,2 tw t tw f ngang Độ mảnh giới hạn bụng h theo bảng 4.3 sách Kết cấu t thép, cấu kiện xuất năm 2006 - Đối với bụng: Tính toán kiểm tra tiết diện xà mái a Kiểm tra tiết diện (I-I) nách khung: *) Nội lực tính toán: Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nội lực nguy hiểm để tính toán sau (1) (2) (3) (4) (5) b y tf M(+) max , Ntư , Vtư M(-)max , Ntư , Vtư Mtư , N(-)max , Vtư Mtư , N(+)max , Vtư Vmax *) Các đặc trưng hình học tiết diện Ix = , Iy = , Wx = , Wy = , tw hw An = , h A=, x x Sx = , Sxc = b0 tf *) Kiểm tra bền : N M fc A n Wx V S max max x fvc Ix t w 23 y td fc 2 c h w , VSx Ix t w h *) Kiểm tra ổn định tổng thể : Trường hợp cánh xà mái chịu ứng suất nén, xà mái bị ổn định tổng thể Vậy phải kiểm tra ổn định tổng thể xà mái với trường hợp cụ thể sau: - Trường hợp cánh nén chịu M Nkéo (lực kéo nhỏ) mx =MA/(WNnén) > 20 bỏ qua lực dọc kiểm tra ổn định tổng thể xà sau: M/(bW) fc b xác định nêu phần Trong trường hợp kiểm tra dầm theo điều kiện ổn định tổng thể xà mái l0 l0 , độ mảnh ngang quy ước giới hạn b b tính toán kiểm tra ổn định tổng thể dầm b b b E , b/t < 15 lấy b/t = l0 0, 41 0,0032 0,73 0.016 f f b tf tf h tf f 15 l0 chiều dài tính toán mặt phẳng uốn dầm, khoảng cách điểm liên kết dầm với hệ giằng mái - Trường hợp nén uốn có mx 20 tiến hành kiểm tra nêu phần cột *) Kiểm tra ổn định cục : - Đối với cánh: b0 E 0,5 f tf - Đối với bụng: hw E 3, f tw b Kiểm tra tiết diện nhỏ (II-II, III-III): *) Nội lực tính toán: Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nội lực nguy hiểm từ tiết diện II-II, III-III để tính toán sau b y tf (1) (2) (3) (4) (5) hw tw h M(+) max , Ntư , Vtư M(-)max , Ntư , Vtư Mtư , N(-)max , Vtư Mtư , N(+)max , Vtư Vmax x x *) Các đặc trưng hình học tiết diện An = , Ix = , Iy = , Wx = , Wy = , b0 tf A=, Sx = , Sxc = *) Kiểm tra bền : 24 y N M fc A n Wx max VmaxSx fvc Ix t w td fc 2 c h w , VSx Ix t w h *) Kiểm tra ổn định tổng thể : Trường hợp cánh xà mái chịu ứng suất nén, xà mái bị ổn định tổng thể Vậy phải kiểm tra ổn định tổng thể xà mái với trường hợp cụ thể sau: - Trường hợp cánh có ứng suất pháp nén chịu M Nkéo (lực kéo nhỏ) chịu nén uốn có mx =MA/(WNnén) > 20, bỏ qua lực dọc kiểm tra ổn định tổng thể xà sau: M/(bW) fc b xác định nêu phần Trong trường hợp kiểm tra dầm theo điều kiện ổn định tổng thể xà mái l0 l0 , độ mảnh ngang quy ước giới hạn b b tính toán kiểm tra ổn định tổng thể dầm b b b E , b/t < 15 lấy b/t = l0 f f b 0, 41 0, 0032 t 0,73 0.016 t h t f f f f 15 l0 chiều dài tính toán mặt phẳng uốn dầm, khoảng cách điểm liên kết dầm với hệ giằng mái - Trường hợp nén uốn có mx 20 tiến hành kiểm tra nêu phần cột *) Kiểm tra ổn định cục : - Đối với cánh: b 0,5 E tf f - Đối với bụng: h w 3, E tw f Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh cột: H 300 chuyển vị ngang đỉnh cột tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn bất lợi gây 25 VIi tính toán cấu tạo chi tiết khung Chân cột: (Xem trang 240 247 sách Kết cấu thép, cấu kiện xuất năm 2006 PGs Phạm Văn Hội chủ biên.) B B * Phương án bu lông neo liên kết vào sườn đỡ chân cột L L n n m m v v Lb Lb Sơ đồ a Sơ đồ b * Phương án bu lông neo liên kết trực tiếp vào đế n n m m v v B L B L c x _ n e max y Sơ đồ a Sơ đồ b * Hướng dẫn: a) Tính toán đế: + Xác định kích thước B, L: Kích thước đế xác định với cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm tiết diện chân cột (A-A) thường cặp N(-)max , Mtư sau kiểm tra lại với cặp tổ hợp nguy hiểm khác 26 B = b + 2tdđ + (100 200) mm N N 6M L 2BR b.loc 2BR b.loc BR b.loc Cũng xác định B L sau L = h + 2tdđ + (100 200) mm B N 6M R b.loc R b.loc L2 + Xác định kiểm tra áp lực đế: max N 6M R b.loc BL BL2 N 6M BL BL2 + Xác định bề dày đế tbđ : Mbđ = bd2 6M bd.max f c tbđ = (Xem trang 244 246 sách Kết cấu thép, cấu kiện xuất 2006) b) Tính toán sườn, dầm đế : (Xem trang 245 246 sách Kết cấu thép, cấu kiện xuất 2006) c) Tính toán bu lông neo: Bu lông neo liên kết chân cột vào móng xác định với cặp tổ hợp nội lực gây nhổ lớn tiết diện chân cột (A-A) Tùy theo thực tế, bu lông neo tính toán theo trường hợp sau: * Trường hợp chịu cặp N(+)max , Mtư có e L/6 : e = M/N Khi bố trí bu lông neo tựa sườn đỡ hình vẽ trên, lực kéo bu lông neo bên N bl M N Lb (Lb khoảng cách bu lông hình vẽ) * Trường hợp chịu cặp N(+) max , Mtư có e > L/6 Khi bố trí bu lông neo tựa sườn đỡ hình vẽ trên, lực kéo bu lông neo bên N đó: bl M Na y (y, a xem hình vẽ) a = L/2 C/3 y = (Lb + L)/2 C/3 C = L(6e-L)/(12e) 27 * Trường hợp chịu cặp N(-)tư , M max có e > L/6 Khi bố trí bu lông neo tựa sườn đỡ hình vẽ trên, lực kéo bu lông neo bên N đó: bl M Na y (y, a xem hình vẽ) a = L/2 C/3 y = (Lb + L)/2 C/3 C = L(6e+L)/(12e) * Trường hợp chịu cặp N(-)tư , M max có e L/6 Bu lông neo đặt theo cấu tạo, lực gây nhổ Từ lực Nbj xác định Abl chọn bu lông neo, sau kiểm tra lại với cặp tổ hợp nguy hiểm khác có A bl N bl f ba d) Tính toán chi tiết đỡ bu lông neo * Bản thép (hoặc thép hình lực kéo bu lông neo lớn) trực tiếp đỡ bu lông neo (gọi đỡ) tính toán chịu uốn Nbl , có sơ đồ tính dầm đơn giản nhịp khoảng cách sườn đỡ (hoặc dầm đế) có bu lông neo bên, có bu lông neo bên sơ đồ dầm liên tục nhịp * Sườn đỡ: (hình b trên) Tính toán công xôn chịu uốn phản lực gối tựa tính đỡ Đường hàn liên kết sườn đỡ vào cột tính với mô men lực cắt công xôn * Dầm đế: (hình a trên) Khi dầm đế tham gia đỡ thép đỡ bu lông neo, dầm đế việc phải tính toán chịu uốn phản lực từ đế cột truyền lên tính toán kiểm tra với lực từ bu lông neo truyền vào với sơ đồ tính dầm đơn giản có mút thừa Đường hàn liên kết dầm đế vào cánh cột kiểm tra với phản lực gối tựa tính dầm đế chịu lực từ bu lông neo Vai cột: a Nội lực tính toán vai cột Mdv = (Dmax + Gdcc)e = Vdv = Dmax + Gdcc = (e khoảng cách từ tim ray đến mặt cột, e = - h =) b Kiểm tra khả chịu lực vai cột Tiết diên vai cột sơ chọn mục I Thường cấu tạo vai cột với dạng công xôn vát Tiết diện chọn tiết diện lớn giáp với cột, tiết diện đầu công xôn nhỏ ứng với góc vát khoảng = 20o 35 o , có chiều cao tiết diện vai 28 cột vị trí đỡ dầm cầu trục (trùng với trục thẳng đứng bụng dầm cầu trục) tf hV1 = hV - etg = Dmax + G dct hv hw hv hv1 a tw h/2 bv Lv a-a ev h tf a - Các đặc trưng tiết diện IV = [bVh3V (bV - tw)h3w]/12 = S Vf = bVtf(hw+tf)/2 = WV = 2IV/hV = IV1 = [bVh3V1 (bV tw)h3w1 /12 = S V1 = bVtf(hw1+tf)/2 + twh2w1/8 = SV1f = bVtf(hw1+tf)/2 = (trong h w = h V 2tf , hw1 = hV1 2tf) - Kiểm tra theo điều kiện bền M dv f c WV .h w hV VdvSVf I V t w td 12 312 1,15f c VdvSV1 f v c IV1t w - Kiểm tra ổn định cục bV t w E 0,5 2t f f hw E 2,2 tw f - Chiều cao đường hàn liên kết cánh với bụng vai cột hf VdvSV1f , chọn hf = Trong (fw)min = min(ffwf , sfws) 2I V1 (f w )min c 29 c Tính toán liên kết vai cột với cột Gần an toàn xem đường hàn liên kết cánh vai cột vào cột chịu lực H = Mdv/h V , đường hàn liên kết bụng vai cột vào cột chịu Vdv Mbdv = Mdv h3wtw/(12IV) Dùng đường hàn góc, chọn chiều cao đường hàn: H h fmax , chọn h f = lw (f w )min c hfmin h f (h fmin xem bảng 2.3 trang 58 sách Kết cấu thép, cấu kiện xuất năm 2006; hfmax = 1,2tmin , tmin bề dày nhỏ thép làm cánh cột, cánh vai cột, bụng vai cột; lw=2b V tw cm) w ( 6M bdv V ) ( dv ) (f w ) c ; 2h f l w 2h f l w (lw = hw cm) Liên kết xà mái vào cột: h a a2 a a a1 b bo a1 a n c h/2 h/2 c e y Z1 Z2 Z3 Z1 Z2 Z3 f ho x - Chọn trước số lượng bu lông bố trí trước (thường bố trí thành dãy bên bụng), sau xác định lực kéo lớn vào bu lông - Liên kết tính với cặp nội lực gây kéo lớn cặp tổ hợp nội lực N(+) max , Mtư cặp M(-)max , Ntư hay M(+)max , Ntư Ngoài bu lông phải kiểm tra với nội lực cắt nguy hiểm tiết diện nối tổ hợp Vmax 30 - Trường hợp liên kết chịu M , N(-) : Gần an toàn bỏ qua lực dọc nén xem có mô men làm cho liên kết xoay quanh tâm quay, xem tâm quay hàng bu lông phía gây nén mô men, không xét (bỏ qua) bu lông nằm vùng nén mô men Lực kéo lớn bu lông xa N b max đó: Mh1 , m h i2 m số dãy bu lông, ví dụ hình vẽ m = h1 khoảng cách từ tâm quay đến bu lông xa hi khoảng cách từ tâm quay đến hàng bu lông thứ i - Trường hợp liên kết chịu N(+) , M : Gần an toàn xem tâm quay hàng bu lông phía gây nén mô men, có lực kéo lớn bu lông xa N b max đó: (M N.y b )h1 , m h i2 m số dãy bu lông, ví dụ hình vẽ m = yb khoảng cách từ tâm tiết diện cột (trục cột) đến tâm quay h1 khoảng cách từ tâm quay đến bu lông xa hi khoảng cách từ tâm quay đến hàng bu lông thứ i - Chọn vật liệu đường kính bu lông: Chon bu lông có cấp bền phù hợp tra bảng I.10 trang 304 sách Kết cấu thép, cấu kiện xuất năm 2006 có cường độ chịu kéo tính toán bu lông, có diện tích tiết diện giảm yếu (tiết diện qua phần tạo zen) Abn Nbmax/ftb , tra bảng 2.9 trang 82 sách Kết cấu thep, cấu kiện xuất năm 2006 chọn đường kính bu lông cần thiết - Xác định bề dày bích : t1 1,1 b N b max 2(b b )f t 1,1 tbb = max(t1 , t2) = b0 Ni 2(b h )f chọn tbb = - Kiểm tra liên kết bu lông chịu cắt : Vmax/n [N]bmin , : n số bu lông liên kết, [N]bmin = min([N]vb , [N]cb) - Kiểm tra đường hàn góc liên kết bích vào cột : Đường hàn liên kết bích vào cột kiểm tra với cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm M, N, V tiết diện tính toán (B-B) 31 w ( M N V ) ( ) (f ) c Ww A w Aw Ww , Aw xem ví dụ minh họa sau để xác định ( Ví dụ xác định Ww , Aw đường hàn liên kết bích vào cột xà 600 55 12 12 55 45 12 9 12 100 300 300 100 45 358 122 Các đặc trưng W w , Aw liên kết hàn hình vẽ Aw = 2.0,9.(29 + 27 )+ 2.0,6 34 = 141,6 cm2 I w Ww 0,6.343 2.0,9.(29.20,42 27.18,32 ) 41929,6 cm 12 2I w 2.41929,6 2055, cm ) h cw 40,8 Nối xà mái: Các nút liên kết đoạn xà mái đỉnh khung có cấu tạo tính toán tương tự nút liên kết xà mái vào cột nêu 32 ... E 3, f tw b Kiểm tra tiết diện nhỏ (II- II, III-III): *) Nội lực tính toán: Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nội lực nguy hiểm từ tiết diện II- II, III-III để tính toán sau b y tf (1) (2) (3)... tôn lợp m2 mái: g1c = daN/ m2 - g2c trọng lượng giằng mái, giăng xà gồ quy đổi m2 mái lấy gần đúng: g2c = (2 3) daN/ m2 - g3c trọng lượng xà gồ quy đổi m2 mái: g3c = daN/ m2 (sơ giả thiết trước,... xô ngang t khung Tải trọng gió: a) Gió ngang nhà b) gió dọc nhà a/ Tải trọng gió ngang nhà: Tải trọng gió tác dụng khung xác định theo TCVN 2737-1995 q = n.W0.k.c.B - k hệ số độ cao, để an toàn