THUYẾT MINH

Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An SỐ LIỆU ĐỀ BÀI - Nhịp : L = 27 m - Sức trục : Q = 50/10 T - Cao độ : Hr = 12,8 m - Đoạn cột chôn đất: 0.8m - Bước khung : B = 12 m - Chiều dài nhà : L = 180 m - Vật liệu lợp : lợp panen - Dạng địa hình để tính gió dạng địa hình IIIA , - áp lực gío q0=110 da./m2 - Cường độ tính toán thép R=2300kg/cm2 - Chế độ làm việc cầu trục trung bình I Xác định kích thước khung ngang : • Cầu trục : Q = 50/10T, chế độ bình thường, nhịp nhà xưởng 27 m, tra bảng ta cầu trục : - Loại rây : KP-80 - Chiều cao : Hct = 3150 mm - Bề rộng cầu trục : Bct = 6650 mm - Nhịp cầu trục : Lct = 25.5 m - Khoảng cách hai trục bánh xe cầu trục : K = 5250 mm - Kích thước từ tim rây đến mép : B1 = 300 mm - Pmax = 480 KN - Gxe = 180KN - Gct = 720 KN • Xác định kích thước theo phương đứng : - Cao trình đỉnh ray Hr = 12,8 m - Sơ chọn chiều cao ray đệm : hr = 0.2 m - Chiều cao dầm cầu trục chạy : SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang Đồ Án Kết Cấu Thép 1  hdct =  ÷  B =  10  - GVHD : TS Hoàng Bắc An 1   ÷  x 12 = (1.5 ÷ 1.2) ⇒ Chọn hdct = 1.5 m  10  Cổ móng cao trình ⇒ hm = 0.8 ⇒ Chiều cao thực phần cột : Hd = Hr + hm – hr – hdct = 12.8 + 0.8 – 0.2 – 1.5 = 11.9 m - Chiều cao gabarit cầu trục : H = 3.15 m - Khe hở an toàn : 0.1 m - Độ vỏng kết cấu mái : f = 0.27 (khoảng 1/100 nhịp) ⇒ Chiều cao thực phần cột : - Ht = hr + hdct + Hk + 0.1 + f = 0.2 + 1.5 + 3.15 + 0.1 +0.27 = 5.2 m Như vậy, làm tròn ta lấy : Ht = 5.2 m, Hd = 11.9 m • Xác định kích thước theo phương ngang : - Nhịp nhà xưởng : L = 27 m - Nhịp cầu trục : Lk = 25.5 m - Kích thước phần đầu cầu trục : B1 = 0.3 m - Khe hở an toàn mút cầu trục mép cột : D = 0.06 m ⇒ Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị : λ = L − Lk λ = 0,75 mm - - Chọn sơ bề rọng phần cột : 1 1 1 1 ht =  ÷  Ht =  ÷  x 5.2 = 0.52 ÷ 0.47  10 11   10 11  Ta chọn ht = 0.5 m (bội số 0.25 m) - Khoảng cách từ trục định vị tới mép cột : a ≥ h t + B1 + D − λ = 0.5 + 0.3 + 0.06 – 0.75 = 0.11 m Ta chọn a = 0.25 m (trục định vị trùng với tim cột trên) - Bề rộng cột : h d = λ + a = 0.75 + 0.25 = m - kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung - - 1 1 hd ≥  ÷  Hd = 0,1 m ÷ 0,09 m  10 11  hd ≥ 1/20 (Ht + Hd ) = 0,855 m (thỏa yêu cầu ) SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An II Xác định kích thước khung ngang : Tải trọng tác dụng lên dầm : a Trọng lượng mái : Độ dốc mái : i =10% → cosα = 0.9950 Trọng lượng lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m2) Hệ số Tải trọng tính toán vượt tải (daN/m2) Tấm panen bê tông cốt thép cở lớn 150 1.1 165 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày cm 40 1.2 48 Lớp chống thấm giấy dầu 10 1.2 12 Lớp vữa tô trát tổng chiều dày cm 80 1.2 96 Hai lớp gạch nem lớp dày cm 120 1.1 132 Cộng 400 453 g cm = 400 g cm = 400 daN/m gm = 453 daN/m2 ⇒ Tải trọng tác dụng lên mặt : gm = 400 /0,9950 = 402,01 daN/m2 Gm = 453 /cosα = 453 /0,9950 = 455,27 daN/m2 c = 400 / cosα b Trọng lượng thân dàn hệ giằng : GCd = 1,2 * L* αd = 1,2 * 27 * 0,6 =19,44 daN/m2 Trong 1,2 : hệ số kể đến trọng lượng hệ giằng L : nhịp dàn αd = 0,6 hệ số cấu tạo dàn lấy khỏang (0,6 – 0,9) SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An Nd = 1.1 ( hệ số vượt tải) Gd = GCd * Nd = 19,44 * 1,1 =21,38 daN/m2 c Trọng lượng kết cấu cửa trời : Trong α = 0,5 hệ số cấu tạo dàn Lct = 12 m: nhịp cửa trời Nct = 1,1 hệ số vượt tải g cct = α ct lct = 0.5 × 12 = daN/m2 CT Gct = Nct * Gctd = 1,1*12 = 13,2 daN/m2 d Trọng lượng kết cấu bậu cửa trời : Chọn trọng lượng cửa trời : g cbc = 150 daN/m2 g bc = n bc g cbc = 1.1 × 150 = 165 daN/m2 Chọn trọng lượng kính khung : g cck = 40 daN/m2 c g ck = n ck g ck = 1.1 × 40 = 44 daN/m2 e Trọng lượng tạm thời : pc = 75 daN/m2 n =1.4 p' = n.pc = 1.4 × 75 = 105 daN/m2 Tính tải tác dụng lên dàn : Chọn hck = 0.7 m  Gbc+ck = 2* (165 + 44 * ,7) / 27 = 14,50 daN/m2 ⇒ Tỉnh tải : g = B.(g m + g d + g ct + g bc+ck ) = 12 x (455.27 + 21.38 + 13,2 + 14,50) = 6052,2 daN/m2 Hoạt tải tác dụng lên cột : P = P` * B = 105 * 12 = 1260 daN/m2 Tải trọng tác dụng lên cột : a Do phản lực đầu dàn : Do tải trọng thường xuyên : SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An A = (G* L)/ = (6052,2 * 27) /2 = 81704,7 daN = 817,04 KN Do tải trọng tạm thời : A` = (P *L) /2 = (1260 *27) /2 = 17010 daN= 17 KN b Do trọng lượng thân dầm cầu trục : Ta có công thức kinh nghiệm : G dct = α dct + L2dct Với : α dct = 24 ÷ 37 (Q < 75 T), chọn α dct = 30 Ldct = B = 12 m : nhịp dầm cầu trục ⇒ Trọng lượng thân dầm cầu trục tác dụng lên cột : Gdct = 30 * 122 = 4320 daN =43,2 KN c Do áp lực đứng bánh xe cầu trục : Áp lực bánh xe lên ray : Pmaxc = 480 KN Trọng lượng cầu trục : G = 720 KN ⇒ Pminc = (Q+G)/n0 – Pmaxc = (500 +720 )/2 – 480 =130KN Từ Bk = 6650 mm, K = 5250 mm, ta xếp bánh xe cầu trục sau : 4400 P 1900 P 4400 P 6000 y 6000 y 1600 P 4400 y 1900 y 4100 y1 = y2 = 0,875 y3 = 0.56 SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An y4 = 0,44 ⇒ Để tính giá trị y ta dựa vào tam giác đồng dạng Y = 2,9 Suy : Dmax = m.nc.Pmax ∑ y i =1.1 × 0.85(480(0,56+0,44)+480(1+0,875)) = 1407,6 KN Dmin = m.nc.Pmin ∑ y i =1.1 × 0.85(130(0,56+0,44)+130(1+0,875)) = 382 KN d Do áp lực hảm xe : Lực xô ngang tiêu chuẩn bánh xe : T1c = 0,05*(Q+Gxe)/n0=0,05*(50+480)/2 = 13,25KN ⇒ Lực xô ngang cầu trục : T= NNcT1c∑ Y1=1,1∗0,85∗13,25∗2,9=35,92ΚΝ Tải gió tác dụng lên khung : Gồm phần : - Tập trung : đặt đáy kèo C1 = -0.6 0.7 -0.6 -0.5 0.8 -0.6 W' W 3200 2200 1500 720 720 - Phân bố : đáy kèo 8200 0.8 C3 = -0.6 q q q' 6000 1200 6000 e Tải trọng tập trung đáy kèo : Cao trình đáy kèo : H = 11.4 m  Kb = 1.197 Cao trình đỉnh kèo : H = 11.4 + 2.2 + 0.72 + 1.1 + 0.72 = 16.54 m  KT = 1.256 SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang Đồ Án Kết Cấu Thép ⇒K = GVHD : TS Hoàng Bắc An K b + K T 1.197 + 1.256 = = 1.227 2 Tính C1, C3 : Ta có : α = acrtg 0.12 = 6.8430 H 14.4 + 2.2 = = 0.57 L 24 ⇒ C1 = -0.6 B 90 ∑ L = 24 = 3.75 ⇒ C3 = -0.6 Tải gió tập trung đáy kèo : w = n.q K.B.∑ C i h i w = 1.3 × 83 × 1.227 × × (0.8 × 2.2 − 0.6 × 0.72 + 0.7 × 1.5 − 0.8 × 0,72) w = 1488.6 daN = 14.886 kN w ' = n.q K.B.∑ C i' h i w ' = 1.3*83*1.227 × × (−0.6 × 0.72 − 0.6 × 1.5 − 0.5 × 0,72 − 0.6 × 2.2) w ' = -2364.0 daN = -23.64 kN f Tải trọng phân bố (trên cột) : q = n.q K.B.C = q = 1.3 × 83 × 1.227 × × 0.8 = 635.5 daN / m = 6.355 kN / m q ' = n.q K.B.C ' = q ' = 1.3 × 83 × 1.227 × × ( −0.6) = −476.6 daN / m = −4.766 kN / m III Xác định nội lực khung ngang : • Giã thiết : - Thanh dàn xà ngang đặt có độ cứng tương đương đặt đáy kèo - Trục cột đuệoc làm trùng với trục cột trên, nhịp tính tóan khoản cách hai trục cột SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang Đồ Án Kết Cấu Thép - GVHD : TS Hoàng Bắc An Khi tính khung với tải trọng tải trọng đứng tác dụng lên dàn xem dàn cứng vô • Tính nội lực khung : Giã thiết Jd/Jt = Jdan/Jt = 32  Jdan = 32 Jt = 4Jd Tính khung với tải phân bố lên xà ngang : Mô men đầu cột ϕ = µ= Jd −1 = −1 = Jt α= H t 3.2 = = 0.281 H 11 A = + α.µ = + 0.281 × = 2.967 B = + α2.µ = + 0.2812 × = 1.553 C = + α3.µ = + 0.2813 × = 1.155 F = + α4.µ = + 0.2814 × = 1.044 K = 4AC – 3B2 = × 2.967 × 1.155 – × 1.5532 = 6.472 - Mô men đầu xà ngang ϕ = 2EJ dan × × EJ d = = 0.333 × EJ d L 24 - Mô men đầu cột ϕ = cot 4C EJ d × 1.155 EJ d MB = × = × = 0.063 × EJ d K H 6,472 11, Phản lực đầu cột ϕ = 6B EJ d × 1.533 EJ d RB = × = × = 0.011 × EJ d K H2 6.472 11.42 Hệ số phương trình tắc : r11 = M Bxa + M cot B = 0,396 × EJ d xa MB = gL2 2998.6 × 242 r1p = M = − =− = −143933daN.m = −1439.33kN.m 12 12 r 1439.33 ⇒ ϕ = − 1p = − = 3634.7 / EJ d r11 0.396EJ d Mô men cuối : B p SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An - Ở đầu xà : M Bxa = M Bxa φ + M pB = 0.333 × 3634.7 − 1439.33 = −228.98kNm - Ở đầu cột : cot M cot B = − M B φ = −0.063 × 3634.7 = −228.98kNm - Ở tiết kiệm khác : R B = R cot B φ = 0.011 × 3634.7 = 39.98kNm Vậy mô men vai cột : M c = M B + R B H t = −228.98 + 39.98 × 3.2 = −101.04kNm Mô men chân cột : M A = M B + R B (H t + H d ) = −228.98 + 39.98 × 11.4 = 226.79kNm * Mô men lệch tâm vai cột : Ta tính với tính tải trước sau suy cho hoạt tải + Tỉnh tải : gL (h d − h t ) 2998.6 × 24 (1 − 0.5) M e = V.e = × = × = 2 2 = 8995.8daNm = 89.958kNm (1 − α).[ 3B(1 + α)-4C] MB = − (− M e ) = K (1 − 0.281) 3 × 1.553 × ( − 0.281) − × 1.155 =− × (−8,9958) 6.472 = 1.269kNm ( − α )  B − A ( + α )   M e   ÷= K  H  ( − 0.281) 1.553 − 2.967 ( + 0.281)  8.9958 =− × = 6.472 11.4 = −1.182kN → Mô men tiết diện khác : M ct = M B + R B H t = 1.269 − 4.701 × 3.2 = −2.513kNm M dc = M ct + M e = −2.513 + 8.9958 = 6.482kNm M A = M B + M e + R BH = 1.269 + 8.9958 − 1.182 × 11.4 = −3.21kNm ⇒ Mô men cuối tỉnh tải gây : M B = −228.98 + 1.269 = −227.71kNm RB = − M ct = −101.04 − 2.513 = −103.55kNm M dc = −101.04 + 6.482 = −94.56kNm M A = 226.79 − 3.21 = 223.58kNm + Hoạt tải : SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An P 630 = = 0.21 g 2998.6 ⇒ Mô men cuối hoạt tải gây : M B = −227.71 × 0.21 = −47.82kNm Ta có : M ct = −103.55 × 0.21 = −21.75kNm M dc = −94.56 × 0.21 = −19.86kNm M A = 223.58 × 0.21 = 46.93kNm g 228.98 228.98 ϕ 228.98 ϕ 228.98 114.49 101.04 101.04 HCB 226.79 1.27 2.51 1.27 6.48 6.48 3.21 226.79 227.71 47.82 2.51 227.71 47.82 103.55 21.75 94.56 19.86 3.21 103.55 21.75 94.56 19.86 223.58 46.93 223.58 46.93 Tính khung với mô men cầu trục : Vì tải trọng không đặt trực tiếp lên xà ϕ1 = ϕ2 = Xà ngang cứng vô cùng, ản số chuyển vị ngang mút Sơ đồ ngang : SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 10 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An X1 -511.6 -418.6 X2 278.5 Thanh xiên X3 -115.0 Thanh đứng X4 39.4 Đ1 -94.8 Đ2 -58.1 -97.5 -87.8 -42.9 -2.7 227.8 51.9 46.7 34.0 2.1 -94.1 -19.8 -17.8 -29.8 -1.9 32.2 7.2 6.5 23.7 1.5 -77.6 -18.9 -17.0 0.0 0.0 -47.6 -10.7 -9.6 6.4 -6.4 -38.6 42.7 -2.4 30.6 40.1 1.9 -26.8 0.0 -1.7 21.3 0.0 1.3 0.0 0.0 0.0 5.8 0.0 -5.8 38.4 0.0 -609.2 36.1 330.4 0.0 0.0 0.0 0.0 -134.8 46.6 0.0 0.0 -113.7 0.0 -68.8 Xác định tiết diện thành dàn : - Tiến diện nhỏ : L50x5 - L = 21 ≤ 24 m : Không thay đổi tiết diện thành cánh - Bề dày mã : Nội lực lớn bụng N = 609.2 → chọn δbm = 12 mm Chọn kiểm tra tiết diện : Thanh cánh : Cặp nội lực nguy hiểm : Nn = - 764.5 kN Nk = 170.4 kN Chiều dài tính toán mặt phẳng dàm : lx = l = 3m l y = l1 = 3m Giã thiết λ = 110 ⇒ ϕ = 0.53 → Diện tích cần thiết : N 764.5 × 10 Fct = = = 65.57cm ϕR 0.53 × 2200 → Bán kính quán tính yêu cẩn : l 300 rx − yc = ox = = 2.5cm [ λ x ] 120 loy 300 = 2.5cm [ λ x ] 120 → Chọn 2L125x14 có : Fth = x 33.4 = 66.8 cm2 ry− yc = = SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 50 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An Độ mảnh cho phép cánh chịu lực nén [λ]= 120 rx = 3.8 cm ry = 5.67 cm l 300 λ x = ox = = 78.95 → rx 3.8 l 300 λ y = oy = = 52.91 ry 5.67 → λmax = max (λx, λy) = 78.95 → ϕmin = 0.716 → Điều kiện ổn định : N 764.5 × 102 σ= = = 1598Kg / cm < 2200kg / cm ϕFth 0.716 × 66.8 - Kiểm tra chịu kéo N 170.4 × 102 σ= = = 255 < 2200kg / cm F 66.8 λ max = 78.90 < [ 120] Thanh cánh : Nội lực nguy hiểm : N = 790.5 Diện tích cầu thiết tiết diện N 790.5 × 10 Fct = = = 35.93cm ϕR × 2200 → Chọn 2L100x10 Fth = x 19.2 = 38.4 cm2 Độ mảnh cho phép cánh chịu kéo [λ] = 400 rx = 3.05 cm ry = 4.59 cm Ta có : lx = ly = 600cm l 600 λ max = x = = 196.72 < [ λ ] = 400 ⇒ rx 3.05 N 790.5 × 102 ứng suất : σ = = = 2059 < 2200kg / cm F 38.4 Thanh xiên đầu dàn : Nx1 = - 609.2 kN lx1 = 374.4 cm lx = 0.5lx1 = 0.5 x 374.4 = 187.2 cm lg = lx1 = 374.4 cm Chọn tiết diện thép góc không cạnh ghép cạnh nhỏ Giả thiết λ = 90, ta có ϕ = 0.639 N 790.5 × 10 Fyc = = = 43.33cm ⇒ ϕR 0.639 × 2200 Độ mảnh cho phép xiên đầu làm chịu lực nén [λ] = 120 SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 51 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An → Bán kính yếu cầu : l 187.2 rx = ox = = 1.56cm [ λ x ] 120 ry = loy [ λx ] = 2πx = 3.12cm → Chọn 2L125x90x12 có Fth = x 23.4 = 46.8 cm2 rx = 2.24 cm ry =6.23 cm 187.2 λ max = λ x = = 83.57 < [120] → ϕ = 0.684 → 2.24 → Kiểm tra ổn định : N 609.2 × 102 σ= = = 1902 < 2200kg / cm φmin F 0.684 × 46.8 Thanh xiên X2 : l = 393.1 cm lx = 0.4l = 157.2 cm ly = 393.1 cm Nx2 = 330.4 kN N 330.4 Fyc = = = 15.02cm ϕR × 2200 Chọn thép 2L70x6 có Fth = x 8.15 = 16.3 cm2 Độ mảnh cho phép bụng chịu kéo [λ] = 400 rx = 2.15 cm ry = 3.33 cm 33.04 λ max = λ y = = 118 < [ λ ] = 400 → 3.33 N 330.4 × 102 ứng suất : σ = = = 2027kg / cm < 2200kg / cm F 16.3 Thanh xiên X3 lx3 = 444.5 cm lx = 0.8l = 355.6 cm ly = l = 444.5 cm Nx3 = - 134.8 kN Giả thiết λ = 120, ta có ϕ = 0.449 N 134.8 × 10 Fyc = = = 13.64cm → ϕR 0.491 × 2200 Chọn 2L80x6 có Fth = x 9.38 = 18.76 cm2 SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 52 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An Độ mảnh cho phép bụng chịu kéo [λ] = 150 rx = 2.47 cm ry = 3.72 cm 355.6 λx = = 144.0 < [ λ ] = 150 2.47 444.5 λy = = 119 3.72 → ϕmin = 0.328 N 134.8 × 102 = = 2190kg / cm < 2200kg / cm ứng suất : σ = ϕF 0.382 × 18.76 Thanh xiên X4 lx4 = 444.5 cm lx = 0.8l = 355.6 cm ly = l = 444.5 cm Nx4 = 46.6 kN N 46.6 × 102 Fyc = = = 2.12cm → ϕR × 2200 Chọn 2L50x5 có Fth = x 4.8 = 9.6 cm2 Độ mảnh cho phép bụng chịu kéo [λ] = 400 rx = 1.53 cm ry = 2.53 cm 355.6 λ max = λ x = = 232.4 < [ λ ] = 400 1.53 N 46.6 × 102 = = 485kg / cm < 2200kg / cm ứng suất : σ = ϕF × 9.6 Thanh đứng Đ1 : Nội lực : N = -113.7 kN ld1 = 291 cm lx = 0.8l = 232.8 cm ly = l = 291 cm Giả thiết λ = 120, ta có ϕ = 0.449 N 113 × 10 Fyc = = = 11 51cm → ϕR 0.449 × 2200 Chọn 2L63x5 Fth = x 6.13 = 12.26 cm2 rx = 1.94 cm ry = 2.77 cm l 232.8 λ max = x = = 120 < [ λ ] = 150 → rx 1.94 → ϕmin = 0.449 SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 53 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An N 113.7 × 102 = = 2065kg / cm < 2200kg / cm ứng suất : σ = ϕF 0.449 × 12.26 Thanh đứng Đ2 : Nội lực : N = -68.8 kN ld2 = 364 cm lx = 0.8l = 291 cm ly = l = 364 cm Giả thiết λ = 120, ta có ϕ = 0.449 N 68.8 × 102 Fyc = = = 6.96cm → φR 0.449 × 2200 Chọn 2L63x5 Fth = x 6.13 = 12.26 cm2 rx = 1.94 cm ry = 2.77 cm l 291 λ max = x = = 150 < [ λ ] = 150 → rx 1.94 → ϕmin = 0.302 N 68.8 × 102 = = 1250kg / cm < 2200kg / cm Ứng suất : σ = ϕF 0.302 × 12.26 Tính chi tiết dàn : • Tính cho mắt trung gian cánh hai T1 T2 : 170.4 kN T1 X1 T2 704.7 kN X2 Các bụng liên kết vào mắt đường hàn sống đường hàn mép, nút không nối cánh - Liên kết X1 : lấy hs = mm, hm = mm Thép có cường độ R = 22 kN/cm2, Rgt = 16.5 kN/cm2, Rgh = 18kN/cm2 Hàn tay nên βh = 0.7, βt = Rghβh = 18 × 0.7 = 12.6 kN/cm2 βtRgt = × 16.50 = 16.5 kN/cm2 SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 54 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An → (βRg)min = 12.6 kN/cm2 0.75 × 609.2 ls = + = 23.7cm → chon × 240mm × 0.8 × 12.6 ⇒ 0.25 × 609.2 lm = + = 11.1cm → chon × 120mm × 0.6 × 12.6 - Liên kết X2 : lấy hs = hm = mm 0.7 × 330.4 ls = + = 17.4cm → chon × 180mm × 0.6 × 12.6 0.3 × 330.4 lm = + = 6.5cm → chon × 70mm × 0.6 × 12.6 - Thanh cánh : Nội lực tính toán : T1 = 170.4 kN; T2 = - 704.7 kN ∆N = 570.3 kN P = 105 kN i = 12% suy sinα = 0.1192, cosα = 0.9928 2 → Ns = ( k∆N + 0.5Psin α ) + ( 0.5Pcos α ) 2 = ( 0.7 × 570.3 + 0.5 × 105 × 0.1192 ) + ( 0.5 × 105 × 0.9928 ) = 204.4kN 2 Nm = ( − k ) ∆N + 0.5Psin α  + ( 0.5P cos α ) 2 = ( 0.3 × 570.3 + 0.5 × 105 × 0.1192 ) + ( 0.5 × 105 × 0.9928 ) = 92.4kN Chọn hs = mm, hm = mm 204.4 ls = + = 21.3cm → chon × 220mm 0.8 × 12.6 98.4 lm = + = 12.2cm → chon × 130mm 0.6 × 12.6 • Tính cho mắt trung gian cánh hai T2 T3 : SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 55 Đồ Án Kết Cấu Thép 704.7 kN GVHD : TS Hoàng Bắc An T3 T2 40 kN Ñ1 PN D 704.7 kN Lực tập trung theo phương thẳng đứng : ∆P = 117.9 – 113.7 = 4.2 kN ∆N = 704.9 – 704.9 = → lấy ∆N = 0.1 × 704.9 = 70.5kN - Liên kết dàn phân nhỏ : Nội lực : N = 40.13 kN Chọn hs = hm = mm 0.7 × 40.13 ls = + = 3.8cm → chon × 40mm × 0.4 × 12.6 0.3 × 40.13 lm = + = 2.2cm → chon × 40mm × 0.4 × 12.6 - Liên kết đứng Đ1 : Chọn đường hàn sống đường hàn mép theo cấu tạo 4× 40 mm - Liên kết cánh T2 T3 : Nội lực tính toán : ∆P = 4.2 kN ∆N = 70.5 kN i = 12% suy sinα = 0.1192, cosα = 0.9928 2 → Ns = ( k∆N + 0.5Psin α ) + ( 0.5Pcos α ) 2 = ( 0.7 × 70.5 + 0.5 × 4.2 × 0.1192 ) + ( 0.5 × 4.2 × 0.9928 ) = 24.8kN 2 Nm = ( − k ) ∆N + 0.5Psin α  + ( 0.5P cos α ) 2 = ( 0.3 × 70.5 + 0.5 × 4.2 × 0.1192 ) + ( 0.5 × 4.2 × 0.9928 ) = 10.8kN Chọn hs = hm = 4mm SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 56 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An 24.8 + = 5.9cm → chon × 60mm 0.4 × 12.6 10.8 lm = + = 2cm → chon × 40mm 0.4 × 12.6 • Tính cho mắt trung gian cánh hai T3 T4 : ls = 704.7 kN T3 X3 T4 764.5 kN X4 46 kN Các bụng liên kết vào mắt đường hàn sống đường hàn mép, nút không nối cánh - Liên kết X3 : lấy hs = mm, hm = mm Nội lực tính toán : N = 134.8 kN 0.7 × 134.8 ls = + = 7.2cm → chon × 80mm ⇒ × 0.6 × 12.6 0.3 × 134.8 lm = + = 5.01cm → chon × 60mm × 0.4 × 12.6 - Liên kết X4 : lấy hs = hm = mm Nội lực tính toán : N = 46.6 kN 0.7 × 46.6 ls = + = 4.2cm → chon × 50mm × 0.4 × 12.6 ⇒ 0.3 × 46.6 lm = + = 2.4cm → chon × 40mm × 0.4 × 12.6 - Liên kết cánh T3 T4: Nội lực tính toán : ∆N = 59.8 kN P = 107.2 kN i = 12% suy sinα = 0.1192, cosα = 0.9928 2 → Ns = ( k∆N + 0.5Psin α ) + ( 0.5Pcos α ) 2 = ( 0.7 × 59.8 + 0.5 × 107.2 × 0.1192 ) + ( 0.5 × 107.2 × 0.9928 ) = 35.9kN SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 57 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An 2 ( − k ) ∆N + 0.5Psin α  + ( 0.5Pcos α ) 2 = ( 0.3 × 59.8 + 0.5 × 107.2 × 0.1192 ) + ( 0.5 × 107.2 × 0.9928 ) = 29.3kN Chọn hs = hm = mm 35.9 ls = + = 7.1cm → chon × 80mm 0.4 × 12.6 29.3 lm = + = 5.8cm → chon × 60mm 0.4 × 12.6 • Tính nút liên kết X2, X3, Đ1, D1, D2 : Nm = 13 33 kN 113.7 kN kN X2 X3 Ñ1 447.8 kN D1 D2 790.5 kN - Liên kết X2 : (đã tính) Đường hàn sống : × 180mm Đường hàn mép : × 70mm - Liên kết X3 : (đã tính) Đường hàn sống : × 80mm Đường hàn mép : × 60mm - Liên kết đứng Đ1 : lấy hs = mm, hm = mm Nội lực tính toán : N = 113.7 kN 0.7 × 113.7 ls = + = 6.3cm → chon × 70mm × 0.6 × 12.6 0.3 × 113.7 lm = + = 4.3cm → chon × 50mm × 0.4 × 12.6 - Liên kết D1, D2 : ∆N = 342.7 kN, lấy hs = mm, hm = mm 0.7 × 342.7 ls = + = 16.9cm → chon × 170mm × 0.6 × 12.6 0.3 × 342.7 lm = + = 11.2cm → chon × 120mm × 0.4 × 12.6 SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 58 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An • Tính nút đỉnh dàn : 764.5 kN T4 T4 764.5 kN 68.8 kN Ñ2 Nội lực tính toán nối cánh : Nq = 1.2Nc = 1.2 × 764.5 = 917.4 kN Chọn ghép có tiết diện 300× 10, diện tích quy ước mối nối : Aq = 2Agh + Abm = 30× + 2× 1.2× 12.5 = 60 (cm2) Ứng suất quy ướt tiết diện nối quy ướt : N 917.4 σq = q = = 15.29kN / cm Aq 60 Lực truyền qua ghép : Ngh = 15.9 × 30 = 458.7 (kN) Tổng chiều dài đường hàn liên kết ghép với thép góc cánh : Chọn hh = mm 458.8 → ∑ lh = + = 49.5 (cm) 12.6 × 0.8 Lấy đường hàn : ∑ lh = × (13 + 17.5) = 61 (cm) > 49.5 (cm) Lực truyền qua mắt : Nbm = Nq – Ngh = 917.4 – 458.7 = 458.7 (kN) Tổng chiều dài đường hàn liên kết thép cánh với mã : Chọn hs = hm = mm 458.8 ∑ lh = 12.6 × 0.8 + = 49.5 (cm) Lấy đường hàn : ∑ lh = × (10 + 20) = 60 (cm) Đường hàn liên kết nối với mã : Chọn hh = mm 455.2 ∑ lh = × 12.6 × 0.8 + = 23.6 (cm) Chọn nối tiết diện 25cm × 0.8cm có lh = 25cm > 23.6 (cm) Kiểm tra cường độ nối : Bản nối có lộ bu lông Φ20 có : SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 59 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An N bn 455.2 = = 13.652 < 22 (kN/cm2) 2A bnth × [ 25 × 0.8 − × × 0.8] Tính liên kết đứng : NĐ = 68 kN, chọn hs = hm = mm 0.7 × 68 ls = + = 5.7cm → chon × 60mm × 0.4 × 12.6 0.3 × 68 lm = + = 3.1cm → chon × 40mm × 0.4 × 12.6 Vì ghép gãy khúc nên đường hàn góc liên kết sườn ghép chịu tác dụng lực : V = P – 2Nghsinα = - 107.2 + 2× 458.7× 0.124 = – 6.6 (kN) → đường hàn lấy theo cấu tạo 4× 40mm → Chọn tiết diện sườn 10× 100× 150 có ∑ lh = × 15 = 60 (cm) • Tính nút dàn : σ= 46 46 kN 68.8 kN kN X4 X4 Ñ2 790.5 kN D2 D2 790.5 kN - Liên kết X4 : (đã tính) Đường hàn sống : × 50mm Đường hàn mép : × 40mm - Liên kết Đ2 : (đã tính) Đường hàn sống : × 60mm Đường hàn mép : × 40mm Tương tự mắt đỉnh dàn, mắt dàn là mắt khuếch đại thực trường Lực tính toán nối cánh : Nq = 1.2Nc = 1.2× 790.5 = 948.6 kN Chọn ghép có tiết diện 250× 10, diện tích quy ướt mối nối : Aq = 25× + 2× 1.2× 12.5 = 55 (cm2) Ứng suất quy ướt tiết diện nối quy ướt : N σq = q = 17.25kN / cm Aq Lực truyền qua ghép : SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 60 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An Ngh = 17.25 × 25 × = 431.2 (kN) Tổng chiều dài đường hàn liên kết ghép với thép góc cánh : Chọn hh = mm 431.2 → ∑ lh = + = 46.8 (cm) 12.6 × 0.8 Lấy đường hàn : ∑ lh = × (13 + 17.5) = 61 (cm) > 49.5 (cm) Lực truyền qua mắt : Nbm = Nq – Ngh = 948.6 – 431.2 = 517.42 (kN) Tổng chiều dài đường hàn liên kết thép cánh với mã : Chọn hh = mm 517.42 ∑ lh = 12.6 × 0.8 + = 55.3 (cm) Lấy đường hàn : ∑ lh = × (10 + 20) = 60 (cm) Tính nối mã : Lực truyền qua nối : Nbn = Nbm.cosα = Nbm = 517.42 (kN) Chọn hh = mm 517.42 ∑ lh = × 12.6 × 0.8 + = 22.7 (cm) Chọn nối tiết diện 25cm × 0.8cm có lh = 25cm > 22.7 (cm) Kiểm tra cường độ nối : Bản nối có lộ bu lông Φ20 có : N bn 517.42 σ= = = 15.4 < 22 (kN/cm2) 2A bnth × [ 25 × 0.8 − × × 0.8] • Nút liên kết dàn với cột : + Nút : nút truyền phản lực gối tựa RA = NX1.sinα (α : góc hợp X1 với phương thẳng đứng) 2.667 = 433.96 RA = 609.2 × 3.744 Phản lực ngang H mô men dầu dàn gây : M 380 = 172.73 kN H1 = = 2.2 2.2 - Liên kết D1 : lấy hs = mm, hm = mm Nội lực tính toán : N = 447.8 kN 0.7 × 447.8 ls = + = 16.6cm → chon × 170mm × 0.8 × 12.6 ⇒ 0.3 × 447.8 lm = + = 9.88cm → chon × 100mm × 0.6 × 12.6 - Liên kết đứng X1 : lấy hs = mm, hm = mm Nội lực tính toán : N = 609.2 kN SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 61 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An 0.75 × 609.2 + = 23.7cm → chon × 240mm × 0.8 × 12.6 0.25 × 609.2 lm = + = 11.1cm → chon × 120mm × 0.6 × 12.6 Tính liên kết mắt gối : Chọn bề rộng sườn gối 120 mm, bề dày sườn gối : RA 433.96 δs = = = 1.13cm → chon δs = 20mm bs × R emd 12 × 32 Chọn tiết diện gối đỡ 30× 160 mm, gối 20× 120 mm Kiểm tra điều kiện chịu ép mặt gối gối đỡ : Nem = 433.96 kN N 433.96 σem = em = = 18.1 < R emd = 32kN / cm A em × 12 Chiều dài gối đỡ xác định từ điều kiện liên kết cột chịu phản lực R A đường hàn đứng Chọn chiều cao đường hàn h h = 10 mm, chiều dài đường hàn : 1.5 × R A 1.5 × 433.96 ls = +1= + = 26.8cm × h h × (βR g ) × 1.0 × 12.6 ls = Chọn chiều dài gối đỡ 280 mm Chọn sườn gối có chiều dài 55 cm, liên kết với mắt đường hàn dài 54 cm Hai đường hàn chịu lực RA = 433.96 kN H1 = 172.73 kN Ứng suất lực ngang gây : H e× H τH = + × 0.7 × lh × h h Wh Chọn e = 10 cm × 0.7 × h h × lh2 × 0.7 × 1.0 × 542 wh = = = 680.4(cm3 ) 6 172.73 10 × 172.73 τH = + = 4.82(kN / cm ) × 0.7 × 54 × 1.0 680.4 RA 433.96 τA = = = 5.74(kN / cm ) × β × lh × h h × 0.7 × 54 × 1.0 Vậy ứng suất phản lực A H gây : τ = τ2A + τ2H = 7.5kN / cm < 18kN / cm Do không suất M2 nên bu lông đặt theo cấu tạo 6Φ20 để liên kết sườn gối với cột + Nút : Nút cung có mắt gối chịu lực : H1 = 172.73 kN R = 39.67 × = 28.1 kN (do dàn phân nhỏ) SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 62 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An Tính liên kết cách vào mã : NT1 = - 33.1 kN Chọn hs = hm =4 mm 0.7 × 33.1 ls = + = 3.3cm × 0.4 × 12.6 ⇒ 0.3 × 33.1 lm = + = 1.98cm × 0.4 × 12.6 Chọn đường hàn sống hàn mép theo cấu tạo : 4x40mm Tính liên kết dàn phân nhỏ vào mã : Npn = 39.67 kN Chọn hs = hm =4 mm 0.7 × 39.67 + = 3.8cm ⇒l s = × 0.4 × 12.6 0.3 × 39.67 lm = + = 2.2cm × 0.4 × 12.6 Tính ứng suất lực H = 172.73 kN, K = 33.1 kN mô men lệch tâm M = e× H = 5× 172.73 = 863.65 kN.cm Chọn chiều cao đường hàn hh = 6mm Chọn chiều dài gối 30 cm, lh = 29 cm × 0.7 × h h × lh2 × 0.7 × 0.6 × 292 wh = = = 117.74(cm ) 6 172.73 × 172.73 τH = + = 8.6(kN / cm ) × 0.7 × 29 × 0.6 117.74 K 33.1 τK = = = 1.4(kN / cm ) × β × lh × h h × 0.7 × 29 × 0.6 τ = τ2K + τ2H = 8.7 / cm < 18kN / cm Bản gối liên kết với cánh cột bu lông, tâm vùng bu lông trùng với tâm gối Bu lông chịu lực H = 172.73 kN, M = e× H = 863.65 kN.cm → lực kéo lớn bu lông hàn : H M.y max 172.73 863.65 × 20 N blmax = + = + = 46.1kN n 2.∑ yi2 2.∑ (102 + 20 ) N blmax 46.1 Fth = bl = = 3.13(cm ) Rk 0.7 × 21 Chọn bu lông có Φ = 20 mm, Fbl = 3.14 cm2 Các bu lông chịu lực cắt ép mặt R dpn lực nhỏ so với khả chịu lực bu lông nên bỏ qua Tính gối : gối coi ngàm hàng bu lông nhịp tính toán b1 = 100 mm (b1 khoảng cách dãy bu lông) chịu uốn lực tập trung đặt mắt, khoảng cách hai hàng bu lông : 10 = 10(cm) b1 = + SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 63 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : TS Hoàng Bắc An Lực mắt tác dụng lên đoạn lực tập trung bu lông : N = x 46.1 = 92.2 kN N.b1 92.2 × 10 = = 115.3(kN.cm) M= 8 Xác định δ 6M × 115.3 = = 1.8(cm) δ≥ b1R 10 × 21 Chọn δ = cm SVTH : Nguyễn Quốc Tùng Trang 64