Đồ án môn học kết cấu thép thiết kế nhà công nghiệp một nhịp một tầng

i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa N MễN HC KT CU THẫP S (THIT K KHUNG NGANG NH CễNG NGHIP TNG NHP) ****** Phn Thuyt Minh Tớnh Toỏn Số liệu cho trớc L H1 Q B i (m) 24 (m) 7,4 (kN) 63 (m) 6,5 (%) 10 15 I-A B 97,5 Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng, nhịp, với số liệu sau: - Xà ngang tiết diện thay đổi (chữ I) - Số lợng cầu trục: (chiếc) - Sức nâng cầu trục: Q (T) - Nhịp khung: L (m) - Chiều dài nhà: 97,5( m) - Bớc cột: B - Chế độ làm việc trung bình - Cao trình đỉnh ray: (m) H1 (m) - Mái lợp chống nóng thuỷ tinh - Độ dốc máI (lợp tôn): i (%) - Vật liệu thép CT38s có: f = 230 N/mm2; fv = 133,4kN/cm2; fc = 32kN/cm2 - Mô đun đàn hồi E = 2.1ì 10 ( MPa ) - Hàn tay, dùng que hàn N42 [1] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa - Tải trọng, hệ số vợt tải lấy theo TCVN 2737:1995 - Bê tông móng cấp độ bền B20 có Rb=11,5 N/mm2 - Vật liệu bulông liên kết bulông neo tự chọn A.Chọn sơ đồ kết cấu: Sơ đồ kết cấu khung ngang nhà công nghiệp Các thông số cầu trục a Cầu trục - Do sức trục cần trục 63kN=6,3T z = 0,16 ( m ) mặt cắt ngang nhà i = 10% i = 10% + 8,6 2100 + 7,4 + 6,5 6500 8600 q = 63kn 0.00 750 750 24000 a b [4] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa c Sơ đồ tính khung ngang - Do sức nâng cầu trục không lớn nên chọn phơng án cột có tiết diện không đổi với độ cứng I1.Vì nhịp khung 24m nên chọn phơng án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà m Với đoạn xà dài m , độ cứng cột I xà dới I2 xà I3 Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết cột khung với móng ngàm mặt móng( cốt 0.000) Liên kết cột với xà ngang liên kết đỉnh xà ngang cứng Trục cột khung trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính toán thiên an toàn.Ta có sơ đồ tính khung ngang nh hình 3 Thiết kế xà gồ mái Xà gồ mái chịu tác dụng tải trọng mái trọng lợng thân xà gồ Lớp mái xà gồ đợc chọn trớc Sau đợc kiểm tra lại theo điều kiện bền điều kiện biến dạng xà gồ * Tấm lợp mái: Chọn nh sau: B1 = s x x a 15 20 t hr 10 30 Hình dạng lợp mái [5] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa - Các thông số kỹ thuật: Số hiệu C10 - 1000 0,6 Chiều dày (mm) Trọng lợng (kN/m2) Diện tích 1tấm (m2) 0,6 0,056 * Xà gồ: Ta chọn xà gồ hình chữ C loại xà gồ đợc chế tạo từ thép hình dập nguội - Hình dạng thông số xà gồ chữ C :Các thông số kĩ thuật: Tiết diện Wx Iy Wy Trọng lợng (cm4) (cm3) (cm4) (cm3) (kN/m) (mm) (cm2) 324,24 32,424 28,05 6,02 0,0413 1,5 5,3 Chiều dày Diện tích 1,5 19,6 200 8CS4 ì 59 Ix 64 xà gồ 8cs2,5x059 [6] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa 18 xà gồ 8cs2,5x059 c1 c1 c1 c1 dct dct dct c1 dct c1 dct dct 6000 dct 6000 c2 24000 cầu trục 6,3T 6000 k1 cầu trục 6,3T k2 k2 k2 k2 k2 k2 k2 6000 c2 dct a c1 dct c1 6500 dct dct c1 c1 6500 6500 dct dct c1 6500 dct 6500 dct c1 c1 6500 c1 6500 6500 6500 6500 6500 6500 6500 6500 6500 97500 10 11 12 13 14 15 16 a Tải trọng tác dụng lên xà gồ - Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm: tải trọng tôn lợp mái, tải trọng thân xà gồ tải trọng hoạt tải sửa chữa mái - Chọn khoảng cách xà gồ mặt a = 1,5 m Khoảng cách xà gồ mặt phẳng mái là: 1,5 = 1,51( m ) cos5,71 (Độ dốc i = 10 = 5,710) *Tĩnh tải Vật liệu mái Hệ số vợt tải Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán lớp tôn lợp mái 1,1 0,056(kN/m2) 0,062(kN/m2) Xà gồ mái 8CS2,5 ì 59 1,05 0,0413(kN/m) 0,0434(kN/m) * Hoạt tải: Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 0,3 kN/m2 với hệ số vợt tải n = 1,3 p tt = 0,3 ì 1,3 = 0,39 ( kN / m ) *Tải trọng tác dụng lên xà gồ C ( 8CS2,5 ì 59 ) qtc = ( 0,056 + 0,3 ) ì 1,51+ 0,0413 = 0,579 ( kN / m ) qtt = ( 0,062 + 0,39 ) ì 1,51 + 0,0434 = 0,726 ( kN / m ) [7] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 24000 c1 dct 300 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 c1 b i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa b Kiểm tra lại xà gồ chọn Xà gồ dới tác dụng tải trọng lớp mái hoạt tải sửa chữa đợc tính toán nh cấu kiện chịu uốn xiên Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ C tác dụng theo phơng với trục x-x tạo với phơng ngang góc = 5,71o y y x x x x qy y q qx y Mặt cắt xà gồ Tải trọng tác dụng theo phơng x-x y-y là: qx tc = qtc ì cos = 0,579 ì cos5,710 = 0,576 ( kN / m ) qy tc = qtc ì sin = 0,579 ì sin5,710 = 0,0576 ( kN / m ) qx tt = qtt ì cos = 0,726 ì cos5,710 = 0,7224 ( kN / m ) qy tt = qtt ì sin = 0,726 ì sin5,710 = 0,0722 ( kN / m ) - Theo điều kiện bền: = x + y = M x My + f c Wx Wy Với: c = hệ số điều kiện làm việc f = 23 kN/cm2 - cờng độ thép xà gồ Xà gồ tính toán theo phơng dầm đơn giản đầu tựa lên xà ngang mô men đạt giá trị lớn nhịp Ta có: Mx = qx ttB2 0,722 ì 650 ì 10 = = 381,306 ( kNcm ) 8 [8] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa qy ttB 0,0722 ì 650 ì 10 My = = = 9,5326 ( kNcm ) 32 32 = x + y = 381,306 9,5326 + = 13,343kN / cm2 f c = 23kN / cm2 32,424 6,02 - Theo điều kiện biến dạng: Công thức kiểm tra : < = = 5.10 B B 200 Trong đó: = y - Độ võng xà gồ ( có hệ giằng xà gồ ) tc tc y Các độ võng thành phần qy ;qx gây tơng ứng qx tcB 0,576 ì 10 ì 650 ì = ì = 1,8 ( cm ) Ta có: y = 384 EIx 384 2,3 ì 10 ì 324,24 1,8 = = ì 10 < ì 10 B 600 Vậy xà gồ C ( 8CS2,5 ì 059 ) đảm bảo điều kiện cờng độ điều kiện độ võng Tác dụng cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột *Tác dụng hệ giằng nhà công nghiệp dùng kết cấu khung thép nhẹ: - Bảo đảm tính bất biến hình độ cứng không gian hệ khung - Giảm chiều dài tính toán xà cột khung theo phơng mặt phẳng, từ tăng khả ổn định tổng thể cho khung ngang - Truyền tải trọng gió lực hãm cầu trục theo ph ơng dọc nhà xuống móng - Bảo đảm cho việc thi công dựng lắp đợc an toàn thuận tiện [9] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa a Tác dụng hệ giằng - Giằng mái: + Bảo đảm ổn định cho dàn theo phơng mặt phẳng uốn + Dàn gió chịu tác dụng tải trọng gió theo phơng dọc nhà + Hệ giằng dọc theo đầu cột tăng độ cứng theo phơng dọc nhà truyền tải trọng ngang nh tải trọng gió, lực hãm cầu trục khung lân cận - Giằng cột : + Bảo đảm bất biến hình học + Bảo đảm độ cứng dọc nhà giữ ổn định cho cột + Tiếp nhận truyền xuống móng tải trọng tác dụng theo phơng dọc nhà nh tải trọng gió lên tờng hồi, lực hãm dọc nhà cầu trục b Cách bố trí hệ giằng [10] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa R b,loc = bR b = 1ì 1,16 ì 1,15 = 1,33 ( kN / cm2 ) = 0,75 ứng suất bêtông móng phân bố không 90,7527 90,7527 ì 180,6944 ì 10 Lbd + ữ + 30 ì 0,75 ì 1,33 = 61,726 ( cm ) ì 30 ì 0,75 ì 1,33 ì 30 ì 0,75 ì 1,33 Theo cấu tạo khoảng cách bố trí bulông neo, chiều dài đế với giả thiết c2= 10,2 (cm) bề dày dầm đế tdd = 0,8(cm): Lbd = h + 2t dd + 2c = 40 + ì 0,8 + ì 10,2 = 62 > 61,726 ( cm ) Tính lại ứng suất phản lực bêtông móng phía dới đế: max N 6M 90,7527 ì 180,6944 ì 10 = + = + = 0,989 < R b,loc = 0,9975 ( kN / cm2 ) 2 BbdLbd BbdLbd 30 ì 62 30 ì 62 N 6M 90,7527 ì 180,6944 ì 10 = = = 0,891 < R b,loc = 0,9975 ( kN / cm2 ) 2 BbdLbd BbdLbd 30 ì 62 30 ì 62 - Bề dày đế chân cột đợc xác định từ điều kiện chịu uốn đế ứng suất phản lực bêtông móng Xét ô đế: Ô ( kê cạnh): [49] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa a = d1 = 19,6 ( cm ) b 14,6 2= = 0,745 a 19,6 b = 14,6 cm ( ) Tra bảng 2.4 trang 36 (Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Trờng Đại học Kiến trúc Hà nội) nội suy ta đợc: b = 0,09205 M1 = b 1d12 = 0,09205 ì 0,655 ì 19,6 = 23,162 ( kNcm ) Ô ( kê 2cạnh liền kề): a = d2 = 17,81( cm ) b 8,4 2= = 0,472 a 17,81 b = 8,4 cm ( ) Tra bảng 2.4 trang 36 (Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Trờng Đại học Kiến trúc Hà nội) nội suy ta đợc: b = 0,06 M2 = b d22 = 0,06 ì 0,989 ì 17,812 = 18,822 ( kNcm ) Vậy bề dày đế xác định theo công thức: t bd 6Mmax ì 23,162 = = 2,316 ( cm ) Chọn tbd = 2,4 cm f c 23 ì *Tính toán dầm đế: - Kích thớc dầm đế chọn nh sau: + Bề dày (đã chọn trên) : tdđ = 0,8(cm) + Bề rộng : bdđ = Bbd = 30(cm) + Chiều cao : hdđ phụ thuộc vào đờng hàn liên kết dầm đế vào cột phải đủ khả truyền lực ứng suất phản lực bê tông móng - Lực truyền vào dầm đế ứng suất phản lực bê tông móng: h 40 N dd = c2 + tdd + c ữ ì bdd ì = 10, + 0,8 + ữ ì 30 ì 0,655 = 412,65 kN 4 - Theo cấu tạo, chọn chiều cao đờng hàn liên kết dầm đế vào cột hf = 0,6cm Từ xác định đợc chiều dài tính toán đờng hàn liên kết dầm đế vào cột: [50] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng lw = GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa Ndd 412,65 = + = 28,29 ( cm ) 2hf (fw )min c ì 0,6 ì 12,6 ì - Chiều cao dầm đế phải đủ để chứa đờng hàn liên kết chúng với thân cột Chọn hdd = 30 (cm) *Tính toán sờn A: qs ls Ms Vs - Sơ đồ tính sờn dầm công-xôn ngàm vào bụng cột đờng hàn liên kết Ta có: ls = Bbd tdd 30 0,8 = = 14, 2 40 h qs = c ữ = 0,352 ì ì = 7, 04 qsls2 7,04 ì 14,6 Ms = = = 750,32 ( kNcm ) 2 Vs = qsls = 7,04 ì 14,6 = 102,784 ( kN ) - Chọn bề dày sờn ts = 0,8cm Chiều cao sờn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: hs 6Ms ì 750,32 = = 15,642 ( cm ) t s f c 0,8 ì 23 ì Chọn hs = 20 (cm) - Kiểm tra lại tiết diện sờn chọn theo ứng suất tơng đơng: 2 ì 750,32 102,84 td = + = + = 18,94 < 1,15f c = 26,45 ( kN / cm2 ) ữ ữ 0,8 ì 20 0,8 ì 20 2 - Theo cấu tạo, chọn chiều cao đờng hàn liên kết sờn A vào bụng cột hf = 0,6 (cm) - Diện tích tiết diện mômen chống uốn đờng hàn là: [51] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa A w = ì 0,6 ì ( 20-1) = 22,8 ( cm2 ) Wx = ì 0,6 ì ( 20 1) = 72,2 ( cm3 ) - Khả chịu lực đờng hàn đợc kiểm tra theo công thức: 2 2 M V 750,32 102,84 td = s ữ + s ữ = + = 11,33 < (fw )min c = 12,6 ( kN / cm2 ) ữ ữ 72,2 22,8 Ww A w *Tính toán sờn B: - Tơng tự nh với bề rộng diện truyền tải vào sờn 1.5ls = 1,5 ì 10,2 = 15,3 ( cm ) qs = 0,989 ì 15,3 = 15,132 ( kN/cm ) - Ta có: qsls2 15,132 ì 10,22 Ms = = = 787,15 ( kNcm ) 2 Vs = qsls = 15,132 ì 10,2 = 154,34 ( kN ) - Chọn bề dày sờn ts = 0,8cm Chiều cao sờn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: 6Ms ì 787,15 = = 16,02 ( cm ) t s f c 0,8 ì 23 ì hs Chọn hs = 25 (cm) - Kiểm tra lại tiết diện sờn chọn theo ứng suất tơng đơng: 2 ì 787,15 154,34 td = + = + = 18,37 < 1,15f c = 26,45 ( kN / cm2 ) ữ ữ 0,8 ì 25 0,8 ì 25 2 - Theo cấu tạo, chọn chiều cao đờng hàn liên kết sờn A vào bụng cột hf = 0,6 (cm) - Diện tích tiết diện mômen chống uốn đờng hàn là: A w = ì 0,6 ì ( 25-1) = 28,8 ( cm2 ) Wx = ì 0,6 ì ( 25 1) = 115,2 ( cm3 ) Khả chịu lực đờng hàn đợc kiểm tra theo công thức: [52] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng 2 GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa 2 M V 787,15 154,34 td = s ữ + s ữ = + = 9,68 < ( fw )min c = 12,6kN / cm2 ữ ữ 115,2 28,8 Ww A w *Tính toán bulông neo: - Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực chân cột gây kéo nhiều cho bu lông neo: M = 180,6944kNm N = 90,7527kN V = 47,622kN - Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trờng hợp tải trọng 1,4,6,8,9 gây - Chiều dài vùng bêtông chịu nén dới đế c = 32,62 (cm) Chọn khoảng cách từ mép biên đế chân cột đến tâm bulông neo 6(cm), xác định đợc: a= Lbd c 62 32,62 = = 20,13 ( cm ) 3 c 32,62 y = Lbd = 62 = 45,13 ( cm ) 3 - Tổng lực kéo bu lông neo phía chân cột xác định theo công thức: M Na 180,6944 ì 10 90,7527 ì 20,13 T1 = = = 359,94 ( kN ) y 45,13 - Chọn loại bu lông neo chế tạo từ thép hợp kim thấp mác 09Mn2Si, tra bảng phụ lục I.10 trang 79 (Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Trờng Đại học Kiến trúc Hà nội) có fba = 190 N/mm2 = 19 kN/cm2 Diện tích tiết diện cần thiết bulông neo: A bnyc = T1 359,94 = = 4,736 ( cm2 ) n1fba ì 19 Chọn bulông 30 có Abn = 5,6 cm2 (bảng phụ lục II.2 trang 86 (Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Trờng Đại học Kiến trúc Hà nội)) - Tính toán lại tổng lực kéo thân bulông neo phía chân cột theo công thức: [53] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa M N 180,6944 ì 10 90,7527 T2 = + = = 316,013 ( kN ) Lb 500 Với: Lb = 62-2x6=50 (cm) - khoảng cách dãy bu lông neo biên đế (ở lấy dấu âm N lực nén) Do T2 < T1 nên đờng kính bulông neo chọn đạt yêu cầu Cấu tạo chân cột *Tính toán đờng hàn liên kết cột vào đế: - Các đờng hàn liên kết tiết diện cột vào đế đợc tính toán quan niệm mômen lực dọc đờng hàn cánh chịu, lực cắt đờng hàn bụng chịu.Nội lực để tính toán đờng hàn chọn bảng tổ hợp nội lực cặp đ ã dùng để tính toán bulông neo.Các cặp khác không nguy hiểm - Lực kéo cánh cột mômen lực dọc phân vào: M N 180,6944 ì 10 90,7527 Nk = = = 406,36 ( kN ) h 40 [54] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa - Tổng chiều dài tính toán đờng hàn liên kết cánh cột (kể đờng hàn liên kết dầm đế vào đế): l 1w ( 30 1) ( 18 0,6 ) ( 30 18 ) = + + = 52,4 ( cm ) 2 - Chiều cao cần thiết đờng hàn liên kết cánh cột: hycf Nk 406,36 = = 0,615 ( cm ) l1w ( fw ) c 52,4 ì 0,7 ì 18 ì - Chiều cao cần thiết đờng hàn liên kết bụng cột: hycf V 47,622 = = 0,051( cm ) l2 w ( fw ) c ì (38 1) ì 12,6 ì - Kết hợp yêu cầu cấu tạo, chọn hf = 0,7 (cm) Cấu tạo chân cột đợc thể nh hình vẽ III Liên kết cột với xà ngang: - Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết cặp gây kéo nhiều cho bulông tiết diện đỉnh cột Từ bảng tổ hợp ta chọn đợc: M = 183,52kNm Cặp: N = 58,479kN ( Đỉnh cột) V = 35,89kN - Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trờng hợp tải 1,4 gây - Trình tự tính toán nh sau: * Tính toán bulông liên kết: - Chọn bulông cờng độ cao cấp bền 8.8, đờng kính dự kiến d = 20 (mm) Bố trí bulông thành dãy với khoảng cách bulông tuân thủ quy định bảng phụ lục I.13 trang 80 (Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Trờng Đại học Kiến trúc Hà nội) - Phía cánh cột bố trí cặp sờn gia cờng cho mặt bích, với kích thớc: [55] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa t s = 0,8 t w = 0,6 ( cm ) ls = ( cm ) ( Phụ thuộc vào kích thước mặt bích ) hs = 1,5ls = 15 ì = 13,5 hs = 15 ( cm ) - Khả chịu kéo bulông: Ntb = ftb A bn = 40 ì 2,45 = 98 ( kN ) Trong đó: ftb : cờng độ tính toán chịu kéo bu lông( tra bảng phụ lục I.9 trang 79 (Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Trờng Đại học Kiến trúc Hà nội) ta có ftb = 40kN/cm2) A bn : diện tích tiết diện thực thân bu lông( tra bảng phụ lục I.11 trang 80 (Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Trờng Đại học Kiến trúc Hà nội) ta có d = 20 A bn = 2,45 ( cm2 ) ) - Khả chịu trợt bu lông cờng độ cao: 0,25 ì = 35,56 ( kN ) Nb = fhb A b1 nf = 0,7 ì 110 ì 3,14 ì 1ì 1,7 b2 Trong : fhb : cờng độ tính toán chịu kéo vật liệu bu lông cờng độ cao liên kết ma sát fhb = 0,7fub fub = 1100 ( N/mm2 ) = 110 ( kN/cm2 ) - cờng độ kéo đứt tiêu chuẩn vật liệu bulông ( vi mác thép 40Cr ) A - diện tích tiết diện thân bu lông, A = d2 = 3,14 ( cm2 ) b1 - hệ số điều kiện làm việc liên kết b1 = số bulông liên kết n =14 > 10 ; b2 - hệ số ma sát hệ số độ tin cậy liên kết với giả thiết không gia công bề mặt cấu kiện nên [56] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa = 0,25 ; b = 1,7 nf - số luợng mặt ma sát liên kết nf = Theo điều 6.2.5 TCXDVN 338-2005, trờng hợp bu lông chịu cắt kéo đồng thời cần kiểm tra điều kiện chịu cắt chịu keo riêng biệt Bố trí bulông liên kết cột với xà ngang - Lực kéo tác dụng vào bulông dãy mômen lực dọc phân vào (do mômen có dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bulông phía cùng): Nbmax Mh1 N 183,52 ì 10 ì 41 58,479 = = = 94,95 ( kN ) 2 2 2 2 hi n ( 6,2 + 12,4 + 18,6 + 24,8 + 31 + 41 ) 14 Trong đó: hi khoảng cách từ dãy bulông thứ i liên kết đến tâm quay h1 khoảng cách dãy bulông số hàng bulông Ta thấy : Nbmax = 94,95 < Ntb = 98 ( kN ) bu lông đủ khả chịu lực Kiểm tra khả chịu cắt bu lông theo công thức: V 35,89 = = 2,56 < Nb c = 35.56 ( kN ) n 14 * Tính toán mặt bích: - Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn: [57] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng t 1.1 b1Nbmax = 1.1ì ( b + b1 ) f GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa 10 ì 94,95 = 1,336 ( cm ) ( 18 + 10 ) ì 23 Và t 1.1 10 ì 94,95 ì ( 6,2 + 12,4 + 18,6 + 24,8 + 31+ 41) b1 Ni = 1.1ì = 1,66 ( cm ) 41ì ( 18 + 41) ì 23 ( b + h1 ) f - Trong đó: Ni = Nbmax hi - lực kéo tác dụng lên bulông dãy thứ i h1 b bề rộng mặt bích thờng lấy bề rộng cánh cột Chọn t = (cm) * Tính toán đờng hàn liên kết tiết diện cột (xà ngang) với mặt bích: - Tổng chiều dài tính toán đờng hàn phía cánh (kể sờn) l w = ì (8,6 1) + ì (9 1) = 46,4 ( cm ) - Lực kéo cánh mômen lực dọc phân vào: Nk = M N 183,52 ì 10 58,479 = = 429,56 ( kN ) h 40 - Chiều cao cần thiết đờng hàn : hycf = Nk 429,56 = = 0,6936 ( cm ) l f 46,4 ì 0.7 ì 18 ì ( ) ( ) w w c - Chiều cao cần thiết đờng hàn liên kết bụng cột với mặt bích(coi đờng hàn chịu lực cắt lớn đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực) hycf = V 35,89 = = 0,0385 ( cm ) lw ( fw ) c ì ( 38 1) ì 0,7 ì 18 ì - Kết hợp cấu tạo chọn chiều cao đờng hàn hf = 0,7 (cm) [58] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa Cấu tạo mối nối cột với xà ngang IV Mối nối đỉnh xà: - Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực gây kéo nhiều cho bulông tiết diện đỉnh xà (đỉnh mái) M = 68,13kNm N = 35,717kN V = 3,57kN - Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trờng hợp tải trọng 1,4 gây Tơng tự nh trên, chọn bulông cờng đọ cao cấp bền 8,8, đờng kính bulông dự kiến d= 20( mm) (lỗ loại C) Bố trí bulông thành hàng phía cánh xà ngang bố trí cặp sờn gia cờng cho mặt bích có kích thớc nh sau: Bề dy : ts = 0,8 (cm) Chiều cao : hs = (cm) Bề rộng : ls =1,5 ì hs =1,5 ì =13,5 ( cm ) Chọn ls = 15 (cm) [59] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa 340 45 100 140 240 100 100 45 40 100 40 180 Bố trí bulông liên kết đỉnh xà - Lực kéo tác dụng vào bu lông dãy dới mômen lực dọc phân vào (do mômen mang dấu dơng nên coi tâm quay trùng với dãy bulông phía cùng): - Khả chịu kéo bulông: Nbmax = = Mh1 Ncos V sin hi2 n n 68,13 ì 10 ì 34 35,717 ì 0,995 3,57 ì 0,1 = 58,734 ( kN ) 2(10 + 242 + 342 ) 8 Nbmax = 58,734 < Ntb = ftb A bl = 40 ì 2,45 = 98(kN) - Khả chịu cắt bulông đợc kiểm tra theo công thức: Nsin V cos 35,717 ì 0,1 3,57 ì 0,995 = = 2,45 ì 10 < Nb c = 35,56 ( kN ) n Bulông đủ khả chịu cắt - Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện sau: 10 ì 58,734 = 1,05 ( cm ) ( 18 + 10 ) ì 23 t 1,1 b1Nmax = 1,1ì ( b + b1 ) f t 1,1 10 ì 58,734 ì ( 10 + 24 + 34 ) / 34 b1 Ni = 1,1ì = 1,09 ( cm ) (b + h1 )f ( 18 + 34 ) ì 23 Chọn t = 1,2 (cm) [60] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa - Tổng chiều dài tính toán đờng hàn phía cánh dới (kể sờn): l w = ì (8,6 1) + ì (9 1) = 46,4 ( cm ) - Lực cắt cánh dới mômen, lực dọc lực cắt gây ra: M Ncos V sin h 2 68,13 ì 10 35,717 ì 0,995 3,57 ì 0,1 = = 254,57 ( kN ) 25 2 Nk = - Vậy chiều cao cần thiết đờng hàn này: hycf = Nk 254,57 = = 0,435 ( cm ) l f 46,4 ì 0,7 ì 18 ì ( ) ( ) w w c - Chiều cao cần thiết đờng hàn liên kết bụng xà với mặt bích: hycf = Nsin V cos 35,717 ì 0,01 3,57 ì 0,995 = = 5,465 ì 10 ( cm ) 46,4 ì ( 0,7 ì 18 ) ì lw ( fw ) c - Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đờng hàn liên kết hf = 0,7 (cm) bulông 100 45 90 ỉ20 140 250 140 250 hf = 7mm 100 45 90 24 45 100 90 45 100 90 hf = 7mm 40 100 40 180 Cấu tạo mối nối đỉnh xà [61] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 i hc Kin Trỳc H Ni Khoa xõy dng GVHD:Th.s Nguyn Th Thanh Hũa V Mối nối xà (ở nhịp) - Việc tính toán cấu tạo mối nối xà thực tơng tự nh Do tiết diện xà ngang vị trí nối giống nh đỉnh xà nội lực chỗ nối xà nhỏ nên không cần tiính toán kiểm tra mối nối Cấu tạo liên kết nh hình vẽ 250 230 140 250 10 ỉ20 100 45 90 150 90 bulông 24 hf = 7mm 10 45 100 90 150 hf = 7mm 40 100 40 180 Cấu tạo mối nối xà VI Liên kết cánh với bụng cột xà ngang - Lực cắt lớn xà ngang tiết diện đầu xà V max = 45,44 (KN) Chiều cao cần thiết đờng hàn liên kết cánh bụng xà ngang xác định theo công thức: hycf = Vmax S f 45,44 ì 216 = = 0,066 ( cm ) 2Ix ( ff ) c ì 5896,74 ì 0,7 ì 18 ì - Kết hợp cấu tạo chọn hf = 0,6 (cm) [62] ỏn kt cu thộp Nguyn Vn Khỏ-Nguyn Th Thu Trang-11X3 ... cấp độ bền B20 có Rb=11,5 N/mm2 - Vật liệu bulông liên kết bulông neo tự chọn A.Chọn sơ đồ kết cấu: Sơ đồ kết cấu khung ngang nhà công nghiệp Các thông số cầu trục a Cầu trục - Do sức trục cần... mái, giằng cột *Tác dụng hệ giằng nhà công nghiệp dùng kết cấu khung thép nhẹ: - Bảo đảm tính bất biến hình độ cứng không gian hệ khung - Giảm chiều dài tính toán xà cột khung theo phơng mặt phẳng,... dài m , độ cứng cột I xà dới I2 xà I3 Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết cột khung với móng ngàm mặt móng( cốt 0.000) Liên kết cột với xà ngang liên kết đỉnh xà ngang cứng Trục cột khung