đồ án thép 2 trường đại học kiến trcs hà nội

®å ¸n kÕt cÊu thÐp gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Nhiệm vụ: Thiết kế khung ngang chịu lực nhà công nghiệp tầng, nhịp với số liệu cho bảng Bảng số liệu đê giao Đề L H1 Q B i Chiều dài Phân vùng gió số (m) (m) (T) (m) (%) nhà(m) Dạng địa hình 15 24 6,8 16 15 136 II.A-C - Số lượng cầu trục: (chế độ làm việc trung bình) - Sức nâng cầu trục: Q (T) - Nhịp khung: L (m) - Bước khung: B (m) - Chiều dài nhà: 136(m) - Cao trình đỉnh ray: H1 (m) - Độ dốc mái (lợp tôn): i (%) - Bê tông cấp độ bền: B20 (M250) - Vật liệu thép CCT38s có: f = 23 kN/cm 2; fv = 13,25 kN/cm2 ; fc = 36 kN/cm2 ; E =2,1.104kN/cm2; f =7850kG/m3 - Hàn tay, dùng que hàn N42 phương pháp kiểm tra mắt thường có fws=16,5KN/cm2; fwf =18kN/cm2 - Vật liệu bulông cường độ cao dùng làm liên kết cấp độ bền 8.8 có ftb=40kN/cm2; fvb=32kN/cm2; fcb=39,5kN/cm2.Bu lơng leo làm thép CT38 có ftb=15kN/cm2 Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - - đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY THUYẾT MINH TÍNH TỐN A THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI: I Tải trọng Tĩnh tải Độ dốc mái 15% =1/15 ⇒ α = 90 ( sin α = 0,1; cos α = 0,99 ) Tĩnh tải Độ dốc mái 15% =1/15 ⇒ α = 90 ( sin α = 0,1; cos α = 0,99 ) Tên vật liệu Đơn Tải tiêu Hệ số vượt Tải trọng tính mái Tơn lợp mái Xà gồ mái vị kG/m2 chuẩn 0,05 tải 1,1 toán 5,5 kG/m 0,0455 1,05 0,0478 C250 Hoạt tải: Ptc = 30 kG/m2 = 0,3 kN/m2,n = 1,3 ⇒ Ptt = 0,3 × 1,3 = 0,39 kN/m2 -Tải trọng tác dụng lên xà gồ : tc tc qtc = (gm + pm ) axg cosα tc + gxg 1,5 qtc = (0,05 + 0,3) cos90 +0,0455 = 0,58 kN/m qtt = (gtcm.γ g + ptcm.γ p) axg cosα tc + gxg γ g 1,5 qtt = (0,055 + 0,39) cos90 +0,0478 = 0,724 kN/m II Tính tốn xà gồ Xét tải trọng tác dụng lên xà gồ theo hệ trục tọa độ Oxy có trục ox tạo với phương ngang góc i =90 (tức i =1/15) qxtc = qtc.Sinα = 0,58 × 0,1 = 0,058 (kN/m) qytc = qtc.Cosα = 0,58 × 0,99 = 0,5742 (kN/m) qxtt = qtt.Sinα = 0,724 × 0,1 = 0,0724(kN/m) Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - - đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY qytt = qtt.Cosα = 0,724 × 0,99 = 0,717 (kN/m) Kiểm tra điều kiện bền xà gồ MX = MY = q tty B 0, 717.6, 42 = 3,67kN.m = q ttX B 0, 0724.6, 42 = = 0,093kN.m 32 32 §iỊu kiƯn kiĨm tra: Mx + M Mx + y ≤ fγ c Wxyc Wyyc ⇔ Wxyc ≥ Wyyc My fγ c 3,67.100 + 1,2.0,093.100 = 16,4cm3 23.1 => Wxyc ≥ Chän s¬ bé Wxyc Chọn sơ trước xà gồ 6CS2,5x65 khoảng cách xà gồ theo mặt nhà 1,5m Các kích thước tiết diện D B t d R Mm mm mm mm mm 150 64 1,7 20 4,8 Số liệu 6CS2,5x65 Các đặc trưng hình học trục quán tính Trục x-x Trục y-y iocm 181,48 23,76 IXcm SXcm iXcm Iycm Sycm 6,02 28,18 6,52 iycm Diện tích tiết diện 5,01 Trọng lượng 1m dài KG 2,37 Kiểm tra điều kiện bền xà gồ: Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - - 2,03 3,90 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY y x x y Sơ đồ tính xà gồ σtd = σx + σ y = WX = 2.I x 2.181.48 = = 20, 204 cm3 h 18 2.I y 2.28,18 Wy = = = 3,131 cm3 h 18 MX = MY = σ td Mx My + ≤ f.γ c Wx Wy q tty B 0, 717.6, 42 = 3,67kN.m = q ttX B 0, 0724.6, 42 = = 0,093kN.m 32 32 M x M Y 3, 67.102 0, 093.102 = + = + =21,14 kN / cm ≤ γ c f =23 kN / cm Wx WY 20, 204 3,131 Kiểm tra điều kiện độ võng xà gồ Theo phương oy: tc q y B 0,5742.10−2.800 ∆y = = =0,0803 cm 384 E.I x 384 2,1.106.181, 48 Điều kiện kiểm tra: Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUN - ct15-xH trang : - - đồ án kÕt cÊu thÐp ∆y B = gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY 0, 0803 ∆ = 1, 003.10−4 ≤   = = 5.10−3 800  B  200 Vậy xà gồ đảm bảo điều kiện độ võng Vậy xà gồ đảm bảo điều kiện độ võng y q x x x o q q y y Hình Mặt cắt xà gồ B THIẾT KẾ KHUNG NGANG MỘT NHỊP I Xác định kích thước khung ngang Theo phương đứng Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang : H2 = Hk + bk Theo bảng II.3 phụ lục giáo trình thiết kế khung thép nhà cơng nghiệp tầng nhịp ta có: Hk = 1,14(m) bk = 0,3m: khe hở an toàn cầu trục xà ngang ⇒ H2 = 1,14 + 0,3 = 1,44 (m) ⇒ Chọn H2 = 1,4 (m) Chiều cao cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang : H = H1 + H2 + H3 = 6,8 + 1,4 + = 8,2 (m) Trong : Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - - đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY H1: cao trình đỉnh ray H1 = 6,8 m H3: phần cột chôn cốt mặt nền, coi mặt móng cốt ± 0.000 (H3 = 0) Chiều cao phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang : Ht = H2 + Hdct + Hr 1  Hdct =  ÷ .B = (1 ÷ 0,8) m Chọn Hdct = 0,8 m  10  Hr lấy theo cấu tạo: Hr = 0,2 m Ht = 1,4 + 0,8 + 0,2 = 2,4 m Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt vai cột : Hd = H - Ht = 8,2 – 2,4 = 5,8 (m) Chiều cao đỉnh mái tính từ cos ± 0.000: L Hđm = i + H= 8,2 + 1,8= 10 (m) Theo phương ngang: Coi trục định vị trùng với mép cột Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: Với sức trục < 30 tấn, chọn L1 = 0,75m Lk = L − L1 = 24 − 2.0,75 = 22,5m Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: 1  1  h =  ÷ ÷H =  ÷ ÷.8, =(0,55 từ 0,41)m ⇒ chọn h = 45cm  15 20   15 20  Kiểm tra khe hở cầu trục cột khung: Z = L - h = 750 - 450 = 300 cm = 0,30 m > zmin = 0,180 m Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - - đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY i =15% i =15% 3400 +6.80 2200 1400 +8.20 8200 3400 6000 11800 q =16(t) ±0.00 12000 12000 24000 a b Hình Kích thước khung ngang II Sơ đồ tính khung ngang: Do sức nâng cầu trục không lớn nên chọn phương án cột tiết diện khơng đổi, độ cứng I1 Vì nhịp khung 24m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4m Với đoạn xà dài 4m, độ cứng đầu cuối xà I I2 tương ứng ( giả thiết độ cứng xà cột chỗ liên kết xà - cột nhau) Với đoạn xà dài 8m, độ cứng đầu cuối xà giả thiết I ( tiết diện không đổi) Giả thiết sơ tỷ số độ cứng I1/I2 = 2,818 ( tức tiết diện cấu kiện xà cột khái báo phần mềm SAP200 tiết diện chọn Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết cột khung với móng ngàm mặt móng ( cos ± 0.00) Liên kết cột xà ngang cứng Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hóa tính thiên an tồn Sơ đồ tính khung ngang hình sau: Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - - ®å ¸n kÕt cÊu thÐp gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY i =10% 1600 i =10% + 8,2 6000 8200 2200 + 6,8 ± 0.00 5000 10000 10000 500 30000 a B Hình3 Sơ đồ tính khung ngang III tác dụng cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột Tác dụng hệ giằng mái, giằng cột Hệ giằng phận quan trọng kết cấu nhà, có tác dụng: + Bảo đảm bất biến hình độ cứng khơng gian kết cấu chịu lực nhà + Chịu tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vng góc với mặt phẳng khung gió lên tường hồi, lực hãm cầu trục + Bảo đảm ổn định cho cấu kiện chịu nén kết cấu: dàn, cột + Làm cho lắp dựng an toàn, thuận tiện Hệ thống giằng nhà xưởng chia thành hai nhóm: giằng mái giằng cột Bố trí hệ giằng mái, giằng cột Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - - 800 1360 9 10 10 800 hÖgi»ng cét (tl:1/200) 800 hÖgi»ng m¸i (tl:1/200) 11 800 CHI TIÕTe 12 12 800 8 13 13 800 800 7 14 14 800 800 CHI TIếTd dầmct 15 15 800 giằng đỉnhcột 80 6 80 800 80 5 80 800 80 4 80 1360 800 80 Ø20 80 gi»ng m¸i 80 3 80 800 80 2 80 800 80 1 Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - - 80 a b 6000 6000 6000 600 80 gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY ®å ¸n kÕt cÊu thÐp 24000 16 16 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY Hình Sơ đồ giằng mái giằng cột IV Tải trọng tác dụng lên khung ngang 1.Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) Độ dốc mái i = 15% =1/15 ⇒ α = 9o ( sin α = 0,1; cos α = 0,99 ) Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng lớp 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 0,15 kN/m2 trọng lượng thân xà ngang chọn sơ 1kN/m.Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang: 1,1.0,15.8 + 1,05.1 =2,38 kN/m 0,99 Trọng lượng thân tôn tường xà gồ tường lấy tương tự mái 0,15 kN/m2 Quy thành tải tập trung đặt đỉnh cột : 1,1 0,15 8,2 = 10,83kN Trọng lượng thân dầm cầu trục chọn sơ kN/m.Quy thành lực tập trung mơmen lệch tâm đặt cao trình vai cột: P = 1,05.1.8 = 8,4kN M = 8,4.(L1- 0,45.h) = 8,4.(0,75 - 0,45 0,5) = 4,41kNm Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 10 - đồ án kết cấu thép B rng: bs = gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY 456 + 40 = 55,2mm ⇒ chon bs = cm 30 Bề dày: t s ≥ 2bs f 23 = 2.6 = 0,38 cm ⇒ chon bs = 0,6cm E 2,1.104 Cấu tạo vai cột hình vẽ 2.Chân cột: a)Tính toán đế : Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính tốn tiết diện chân cột: N = - 221,13 kN.m M = 295,42 kN V = - 75,82 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 tơng móng với bu lơng neo phía chân cột ( Hình 2.14b) Từ xác định bề rộng đế: Bbd = b + 2c1 = 25 + = 39(cm) (chọn c1 = 7cm) Chiều dài để xác định từ điều kiện chịu ép cục bê tông móng:   N N 6M L bd ≥ +  + ÷  2B ΨR ÷ B ΨR 2Bbd ΨR b,loc b,loc  bd b,loc  bd 221,13 221,13   6.295, 42.102 = 70,41 cm L bd ≥ +  ÷ + 2.39.0,75.1,33  2.39.0,75.1,33  39.0,75.1,33 (ở giả thiết bê tơng móng mác 250 có R b = 1,15kG/cm2 hệ số tăng cường độ φb = 1,16 - tương ứng với kích thước mặt móng ( 0,4 x 0,8) từ xác định được: R b,loc = 1.1,16.1,15 =1,33kN/cm2 Theo cấu tạo khoảng cách bố trí bu lơng neo, chiều dài đế với giả thiết C2 =11,2 cm bề dày dầm đế 0,8 cm: Lbd = h + 2tdd + 2c2 = 50 + 0,8 + 11,2 = 74 cm > 70,41 cm Tính lại ứng suất phản lực bê tơng móng phía đế: Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUN - ct15-xH trang : - 48 - đồ án kÕt cÊu thÐp σ max = gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY N 6M 221,13 6.295, 42.10 + = + = Bbd L bd Bbd L2bd 39.74 39.74 0,906 kN/cm2 ≤ Ψ.R b,loc = 0,75.1,33 = 0,997 kN/cm2 σ = N 6M 221,13 6.295, 42.10 − = − = -0,753 Bbd L bd Bbd L2bd 39.74 39.74 112 500 161 Ô2 Ô1 161 161 112 Ô2 390 191 Ô-2 -0,815 161 112 191 90 Ô1 97 191 210 390 90 191 22 112 85 370 0,94 370 0,65 0,476 396 344 Ơ-1 Hình 27 Kích thước đế Bề dày đế chân cột xác định từ điều kiện chịu uốn đế ứng suất phản lực bê tơng móng Xét đế: Ô ( kê cạnh): a2 = d1 = 11,2 cm, b2 = 19,1cm; b2/a2 = 19,1/11,2 = 1,71 Tra bảng 2.4 nội suy có α b = 0,1279 Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUN - ct15-xH trang : - 49 - đồ án kÕt cÊu thÐp gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY ⇒M1 = α bσ1d12 = 0,1279.0,65.11,22 = 10,43kN/cm Ô ( kê cạnh liền kề): a2 = d2 = 22,1cm, b2 = 9,7cm; b2/a2 = 9,7/22,1 = 0,438 Tra bảng 2.4 có α b = 0,06 ⇒M = α bσ 2d 22 = 0,06.0.94.22,12 = 27,54kN/cm Vậy bề dày đế xác định theo (2.71): t bd = 6M max 6.10, 43 = = 1,65 cm chọn tbd = 3cm f γ c 23.1 b) Tính tốn dầm đế: Kích thước dầm đế chọn sau: Bề dày (đã chọn): tdd = 0,8cm Bề rộng: bdd = Bbd = 39cm Chiều cao: hdd phụ thuộc vào đường hàn liên 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 = (12 + 8,06 ).39.0,65 = 508,52 kN Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm đế vào cột h f = 0,6 cm Từ xác định chiều dài tính tốn đường hàn liên kết dầm đế vào cột: lw = N dd 508,52 = + = 34,63 cm 2h f (βf w ) γ c 2.0,6(0,7.18).1 → Chọn chiều cao dầm đế hdd = 35 cm C) Tính tốn sườn A: Sơ đồ tính sườn dầm công-xôn ngàm vào bụng cột đường hàn liên kết Ta có: qs = 0,476.(2.8,06) = 7,673 kN/cm Ms = q s ls2 7,673.19,12 = = 1399,59 kN.cm 2 Vs = qs.ls = 7,673.19,1 = 146,55 kN Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 50 - đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY Chọn bề dày sườn ts= 0,8 cm Chiều cao sườn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: hs ≥ 6.M s 6.1399,59 = = 21,36cm ⇒ chọn hs = 25cm t s f γ c 0,8.23.1 Kiểm tra lại tiết diện sườn chọn theo ứng suất tương đương : 2  6.1399,59   146,55  σ td = σ + 3.τ =  +  ÷ ÷  0,8.22   0,8.22  2 = 26,03 kN/cm2 < 1,15.f.γc = 1,15.23.1 = 26,45 kN/cm2 Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bụng cột hf = 0,7 cm Diện tích tiết diện mơ men chống uốn đường hàn : Aw = 2.0,7.(25 -1) = 33,6cm2 0,7.(25 − 1) Ww = = 134,4 cm3 Khả chịu lực đường hàn kiêm tra theo công thức : 2 2 M   V   1399,59   146,55  = 11,28 kN/cm2 σ td =  s ÷ +  s ÷ =  + ÷ ÷  134,4   33,6   Ww   A w  = 11,28 kN/cm2 < (βfw)min γc = 0,7.18.1 = 12,6 kN/cm2 d)Tính tốn sườn B: Bề rộng diện truyền tải vào sườn l,5ls = 1,5.11,2 = 16,8(cm) Từ đó: qs = 0,94 16,8 = 15,792 kN/cm Ms = q s ls2 15,792.11, 2 = = 990,474 kN.cm 2 Vs = qs.ls = 15,792.11,2 = 176,87 kN Chọn bề dày sườn ts= 0,8cm Chiều cao sườn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: hs ≥ 6.M s 6.990, 474 = = 17,971cm ⇒ chọn hs = 25cm t s f γ c 0,8.23.1 Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 51 - ®å ¸n kÕt cÊu thÐp gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY Kiểm tra lại tiết diện sườn chọn theo ứng suất tương đương : 2  6.990, 474   176,87  σ td = σ + 3.τ =  +  ÷ ÷  0,8.25   0,8.25  2 = 19,386 kN/cm2 < 1,15.f.γc = 1,15.23.1 = 26,45 kN/cm2 Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn B vào dầm đế h f = 0,6 cm Diện tích tiết diện mơ men chống uốn đường hàn : Aw = 2.0,6.(25-1) = 28,8cm2 0,6.(25 − 1) Ww = = 115,2 cm3 Khả chịu lực đường hàn kiêm tra theo công thức : 2 2 M  V   990, 474   176,87  = 10,20 kN/cm2 σ td =  s ÷ +  s ÷ =  + ÷ ÷  115,   28,8   Ww   A w  = 10,56 kN/cm2 < (βfw)min γc = 0,7.18.1 = 12,6 kN/cm2 e)Tính tốn bu lơng neo: Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực sau để tính cho bu lơng neo: N = - 221,13 kN.m M = 295,42 kN V = - 75,82 kN Đây cặp nội lực dùng để tính tốn chân cột, tải trọng 1,4,6, 8,10 gây Chiều dài vùng bê tông chịu nén đế c = 39,6 cm Chọn khoảng cách từ mép biên đế chân cột đến tâm bu lơng neo 6cm (hình 17).xác định : a = Lbd/2 – c/3 = 74/2 – 39,6/3 = 23,8cm y = Lbd – c/3 = 74 – 39,6/3 = 60,8cm Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 52 - đồ án kết cÊu thÐp gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY Tổng hợp lực kéo bu lông neo phía chân cột xác định theo cơng M − Na 295, 42.102 − 221,13.23,8 T1 = = = 563.8 kN y 60,8 thức: Chọn loại bu lông neo mác 09Mn2Si , tra bảng phụ lục I.10 có f ba = 190 N/mm2 Diện tích tiết diện cần thiết bu lông neo: yc A ba = T1 563,8 = = 5,935 cm2 n1f ba 5.19 Chọn bu lông Φ30 có Abn = 5,6 cm2 ( Bảng II.2 phụ lục) Tính lại tổng lực kéo thân bu lơng neo phía chân cột: M N 295, 42.102 221,13 T2 = − = − = 365.92 kN Lb 62 Do trị số nhỏ trị số tính tốn nên đường kính bu lơng neo chọn đạt u cầu f)Tính tốn đường hàn liên kết cột vào đế: Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào đế tính tốn quan niệm mơ men lực dọc đường hàn cánh chịu, lực cắt đường hàn bụng chịu Nội lực để tính tốn đường hàn chọn bảng tổ hợp nội lực cặp dùng để tính tốn bulơng neo Các cặp khác khơng nguy hiểm Lực kéo cánh cột mômen lực dọc phần vào theo(2.78): M N 295, 42.10 221,13 Nk = ( ± ) = ( − ) = 485,275 kN h 50 Tổng chiều dài tính tốn đường hàn liên kết cánh cột (kể đường hàn liên kết dầm đế vào đế): ∑l 1w  39 −   25 − 08   39 − 25  =  − 1 +  − 1 +  − 1 = 70,2cm       Chiều cao cần thiết đuờng hàn liên kết cánh cột: h fyc = Nk 485, 275 = = 0,549 cm ∑ l1w (β.f w )min γ c 70, 2.(0,7.18).1 Chiều cao cần thiết đuờng hàn liên kết bụng vào cột: Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 53 - đồ án kết cấu thép h fyc = gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY V 75,82 = = 0,1433 cm ∑ l2w (β.f w )min γ c 2.(22 − 1).(0,7.18).1 Kết hợp cấu tạo chọn hf = 0,7 cm Hình28 Cấu tạo chân cột 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 chọn : N = -73,59 kN M = -263,26 kNm V = -69,61 kN Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trường hợp tải trọng 1,4,8,10 gây trình tự tính tốn sau: a)Tính tốn bu lơng liên kết: Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 54 - đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY Chọn bulông cường độ cao cấp bền 8.8, đường kinh bu lông dự kiến d = 27 mm Bố trí bu lơng 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 lấy sau: Bề dày: ts ≥ tw ⇒ chọn ts = 0,8cm Bề rộng ( phụ thuộc vào kích thước mặt bích) → chọn ls = cm Chiều cao: hs = 1,5ls = 1,5.9 =13,5cm ⇒ chọn hs = 15cm Khả chịu kéo bu lông: [ N ] tb = f tb A bn = 40.4,59 = 183,6kN ftb -cường độ tính tốn chịu kéo bulơng (I.9 phụ lục), f tb = 400N/mm2 = 40kN/cm2 Abn -diện tích tiết diện thực thân bu lông (Bảng I.11 phụ lục), A bn = 2,45cm2 Khả chịu trượt bu lông cường độ cao: [ N ] b = f hb Aγ bl = 0,7.110.5,72.1 0, 25 = 64,77kN 1,7 trên: f hb - cường độ tính tốn chịu kéo vật liệu bulơng cường độ cao liên kết ma sát, f hb = 0,7 f ub f ub - cường độ kéo đứt tiêu chuẩn vật liệu bulông (Bảng I.12 phụ lục), f ub = 1100 N / mm = 110 kN / cm (với mác thép 40Cr) A - diện tích tiết diện thân bulơng, πd A= = 5,72cm γ b1 - hệ số điều kiện làm việc liên kết , γ b1 = số bulông liên kết n = 12 >10; µ , γ b - hệ số ma sát hệ số độ tin cậy liên kết Với giả thiết không gia công bề mặt cấu kiện nên theo [1] : µ = 0,25 ; γ b = 1,7 Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUN - ct15-xH trang : - 55 - đồ án kÕt cÊu thÐp gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY n f - số lượng mặt ma sát liên kết, n f = Lực kéo tác dụng vào bu lơng dãy ngồi mơ men lực dọc phân vào (do mơmen có dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bulơng phía cùng): N bmax M.h1 N 263, 26.102.48 73,59 = ± = − =119,94 2 2 2 2∑ h i n 2.(9,5 + 19 + 28,5 + 38 + 48 ) 12 Do Nbmax= 119,94 kN < [N]tb = 183,6 kN nên bulông đủ khả chịu lực Kiểm tra khả chịu cắt bu lông: V 69,61 = = 5,8kN < [N]b.γc = 64,77kN n 12 Hình 29.Bố trí bulơng liên kết xà-cột b)Tính tốn mặt bích: Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn: 15.119,94 b1 ∑ N i = 1,54 cm t ≈ 1,1 ( 25 + 15 ) 23 ( b + h1 ) f t ≈ 1,1 b1N b max = 1,1 ( b + b1 ) f t ≈ 1,1 15.119,94 ( 9,5 + 19 + 28,5 + 38 + 48 ) = 1,97 cm 48.( 25 + 48 ) 23 ⇒ Cho t = 2cm c)Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột (xà ngang) với mặt bích: Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi (kể sườn) ∑l w = 4.(12,1 − 1) + 2.(9 − 1) = 60,4cm Lực kéo cánh ngồi mơmen lực dọc phân vào theo (2.77): Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 56 - đồ án kết cấu thép Nk = ( gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY M N 263, 26.102 73,59 ± )=( − ) = 489,725 kN h 50 Vậy chiều cao cần thiết đường hàn này: h fyc = Nk 489,725 = = 0,64cm ∑ l1w (β.f w )min γ c 60, 4.(0,7.18).1 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): h fyc = V 69,61 = = 0,0375 cm ∑ l2w (β.f w )min γ c 2.(74,6 − 1).(0,7.18).1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết hf = 0,8 cm Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 57 - đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY Hình 30 Cấu tạo mối nối cột với xà ngang Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 58 - ®å ¸n kÕt cÊu thÐp gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY 4.Mối nối đỉnh xà: Trong bảng tổ hợp chọn cặp gây kéo nhiều cho bu lông tiết diện đỉnh xà (đỉnh mái): N = -10,37 kN M = 15,86 kNm V = -4,20 kN Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trường hợp tải trọng 1,4 gây Chọn bulông cường độ cao cấp bền 8.8, đường kính bulơng dự kiến d = 22 mm Bố trí bulong thành hàng phía ngồi cánh xà ngang bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, kích thước sau: Bề dày: ts = 0,8cm Chiều cao: hs = cm Bề rộng: ls=1,5hs = 1,5.9 = 13,5 (cm) → chọn ls = 15cm 250 22 10 22 22 50 150 250 50 480 45 100 22 90 12 45 100 22 190 l? Ø 22 480 190 22 100 45 12 90 276 480 100 45 121 121 10 50 150 50 250 Hình 31 Bố trí bu lơng liên kết đỉnh xà Lực kéo tác dụng vào bulông dãy mômen lực dọc phân vào (do mơmen có dấu dương nên coi tâm quay trùng với dãy bu lơng phía cùng): Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 59 - đồ án kết cấu thép N bmax = N bmax gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY Mh1 Ncosα V sin α ± ± 2∑ h i n n 15,86.102.39 10,37.0,979 4, 20.0, = − − = 11,25kN 2 2(10 + 28,8 + 39 ) 8 Khả chịu kéo bu lông: [ N ] tb = f tb A bn = 40.2, 45 = 98kN ⇒Nbmax = 11,25 kN < [N]tb = 98kN Khả chịu cắt bulông kiểm tra theo công thức: N sin α ± V cos α 10,37.0,2 − 4, 20.0,979 = = 0,0368 n kN < [N]bγc 35,56kN Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện sau: 15.11, 25 b1 ∑ Ni = 0,471 cm t ≈ 1,1 ( 25 + 15 ) 23 ( b + h1 ) f t ≈ 1,1 b1N b max = 1,1 ( b + b1 ) f t ≈ 1,1 15.11, 25 ( 10 + 28,8 + 39 ) = 0,526 cm 39 ( 25 + 39 ) 23 ⇒ Cho t = 1cm Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh díi (kể sườn) ∑l w = 4.(12,1 − 1) + 2.(9 − 1) = 60,4cm Lực kéo cánh mômen, lực dọc lực cắt gây ra:  M N cos α V sin α  Nk =  ± ± ÷ 2   h  15,86.102 10,37 4, 20  Nk =  − − ÷= 45,58kN 30 2   Vậy chiều cao cần thiết đường hàn : h fyc = Nk 45,58 = = 0,059cm l ( β f ) γ 60,4.(0,7.18).1 ∑ 1w w c Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng xà với mặt bích: Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HỒNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 60 - = đồ án kÕt cÊu thÐp h fyc = gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY N sin α ± Vcosα 10,36.0, − 4, 20.0,979 = = 4,4.10-4cm ∑ l2 w (β.f w )min γ c 2.(27,6 − 1).(0,7.18).1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết hf = 0,6 cm 250 150 150x90x8 45 100 12 Su ?ng gia cu ?ng 1 50 150 50 250 Hình 32 Cấu tạo mối nối đỉnh xà 3.5 Mối nối xà (ở nhịp): Việc tính tốn cấu tạo mối nối xà hoàn toàn 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 hình 21 Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 61 - 480 12 90 276 90 12 300 480 190 45 100 12 m hf =6m ng 8bu lô Ø 20 480 1 100 45 121 121 10 100 45 10 190 150 đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY 250 150 10 121 121 12 90 12 gia Su ? n 0x8 150x9 190 45 100 m cu ? ng 276 90 12 hf =6m 480 1 12 480 ng Ø 8bu lô m hf =6m m 300 hf =6m 100 45 1 50 150 50 250 Hình 33 Cấu tạo mối nối xà 3.6.Liên kết cánh với bụng cột xà ngang : Lực cắt lớn xà ngang tiết diện đầu xà V max = -44,94 kN Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh bụng xà ngang theo công thức: h fyc = VmaxSf 44,94.432 = = 0,5562 cm 2I x (βf w ) γ c 2.13850.(0,7.18).1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn hf = 0,6cm Tiến hành tương tự, chọn chiều cao đường hàn liên kết cánh với bụng cột hf = 0,6 cm Svth : NGUYỄN ĐỖ HUẤN+ HOÀNG NGỌC HUẤN - ct15-xH trang : - 62 - 480 150 10 ... = α bσ1d 12 = 0, 127 9.0,65.11 ,22 = 10,43kN/cm Ô ( kê cạnh liền kề): a2 = d2 = 22 ,1cm, b2 = 9,7cm; b2/a2 = 9,7 /22 ,1 = 0,438 Tra bảng 2. 4 có α b = 0,06 ⇒M = α bσ 2d 22 = 0,06.0.94 .22 , 12 = 27 ,54kN/cm... trang : - 46 - đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY Vây ta có: σ td = σ 12 + 3τ 12 ≤ 1,15fγ c = 23 ,1 422 + 3.7, 125 2 = 26 , 22 6kN / cm < 1,15 .23 = 26 , 45kN / cm Kiểm tra ổn định cục cánh bụng dầm... - 34 - đồ án kết cấu thép gvhd : tHs VŨ TRỌNG HUY 24 .51190 4 .27 9595 4 .27 9595 26 .11473 25 .44133 25 .441339 49 425 425 79 96 14.8 121 3 14.03558 14.03558 31.93885 47. 724 34 47. 724 341 57 27 27 37 13