KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT VÀ DẦM MÁI

V KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT VÀ DẦM MÁI 1.Kiểm tra tiết diện cột a Thông số chung Cột chịu nén lệch tâm , tiết diện đặc đối xứng Nội lực lớn M,N,V lấy tiết diện chân cột -Nội lực tính toán : Bảng 5.1.Các trường hợp nội lực Đặc điểm thành phần nội lực M+max ; Ntư; Vtư Trường hợp M (kN.m) N (kN) Q (kN) 947.192 -117.309 -93.342 Nmax; Mtư; Vtư -690.850 21.345 12.248 Trường hợp Mtu ,Ntu ,Vmax Trường hợp -495.691 2 Vật liệu : Thép có f = 325 N/mm ; fu = 460 N/mm ; fv = 180 N/mm2; E = 2.106 daN/cm2 Kích thước hình học tiết diện cột : C.Cao TD h (mm) 950 Bảng 5.2 Kích thước hình học tiết diện cột Cánh Bản bụng bf(mm) 400 tf(mm) 25 hw(mm) 900 tw(mm) 16 -106.218 Cánh bf(mm) 400 tf(mm) 25 -Đặc trưng hình học tiết diện cột : Bảng 5.3 Đặc trung hình học tiết diện cột ix Iy iy A Ix Wx (cm4) (cm3) (cm) (cm4) (cm) (cm2) (cm3) 525116.7 11055.1 39.07 26697.39 8.8 344 6245 -Chiều dài tính toán cột : Sx (cm3) 4625 +Trong mặt phẳng khung lx : lx = μ.H với chiều dài tính toán μ, phụ thuộc vào tham số : I b lc I c lb n= Trong b,H – chiều dài nửa xà ,chiều cao cột ; Ic,Ixà – moomen quán tính cột xà ( lấy tiết diện cách nút khung 0,4b) 10.58 × 0.00946 = 0.06 33 × 0.00525 n= diện thay đổi) ; (Theo thiết kế xà chọn tính Ixà =0.00946 m4 tiết 1+ 0.38 0.38 = 1+ = 5.5 n 0.06 Nội suy từ bảng ta có μx = Chều dài tính toán cột mặt phẳng uốn : l0x = μ.H = 5.5.10.58 = 58.26 ( m) ly Chiều dài tính toán cột mặt phẳng uốn lấy khoảng cách ngăn cản chuyển vị cột theo phương mặt phẳng uốn , khoảng cách từ xà gồ thấp đến mặt móng l y = 1(m) ( cao độ -1,00) : (m) b.Kiểm tra điều kiện khống chế độ mảnh Độ mảnh cột : λx = l0 x 58.26 = = 149.13 ix 0.39 λy = ; ly iy = = 11.36 0.088 -Độ mảnh quy ước cột : λ x = λx f 325 = 149,13 = 6, 01 E 2.105 Độ mảnh giới hạn cột theo bảng 25 TCXDVN 5575:2012 : [ λ ] = 180 − 60.α α = Min( Với [ λ ] ≥ 180 − 60 × 0.5 = 150 Max N ;0.5) ϕe A f γ c (λ x; λ y ) = λ x = 149.1 < [ λ ] = 150 ⇒ Thỏa mãn điều kiện khống chế độ mảnh c Kiểm tra điều kiện bền c.1) Trường hợp : Với cặp nội lực ( M = 947.192 kN.m ; N = -117.309 kN ; V = -93.342kN ) σ= N M + An Wx ,n ≤ f γ c Cần kiểm tra điều kiện bền theo công thức: Kiểm tra : Điểm A N M 117.309 947.19 σ= + = + = 89089.8 < f γ c = 325000 ( kN / m ) ⇒ An Wx ,n 0.0344 0.01105 Thỏa mãn Điểm B (σ N + σ M ) + 3τ v2 ≤ f γ c (3410.16 + 81169.81) + × 51382 = 85046 ≤ f γ c = 325000 => Thỏa mãn Điểm B (σ N + σ M ) + 3τ v2 ≤ f γ c (3410.16 + 0) + × 6937.92 = 12491.45 ≤ f γ c = 325000 τ max = => Thỏa mãn V Sx 106.218 × 0.0624 = = 78160.42 < f v γ c = 180000 (T/ cm ) ⇒ I x t w 0.0053 × 0.016 Thỏa mãn c.2) Trường hợp 2: Với cặp nội lực ( M = -690.85 kN.m ; N = 21.35kN ; V= 12.25kN) N M σ= + An Wx ,n ≤ f γ c Cần kiểm tra điều kiện bền theo công thức: Kiểm tra : Điểm A N M 21.35 690.85 σ= + = + = 63361.9 < f γ c = 325000 ( kN / m ) ⇒ An Wx ,n 0.0344 0.01105 Thỏa mãn Điểm B (σ N + σ M ) + 3τ v2 ≤ f γ c ⇔ (620.64 + 62520.36) + × 51382 = 85046 ≤ f γ c = 325000 => Thỏa mãn tv Điểm C (σ N + σ M ) + 3τ v2 ≤ f γ c (3410.16 + 0) + × 6937.92 = 12491.45 ≤ f γ c = 325000 => Thỏa mãn τ max = V Sx 106.218 × 0.0624 = = 78160.42 < f v γ c = 180000 (T/ cm ) ⇒ I x t w 0.0053 × 0.016 Thỏa mãn c.2) Trường hợp : Với cặp nội lực ( M = - 690.85kN.m ; N = 21.345 kN ; V = 12.248 kN ) Kiểm tra : Điểm A N M 21.345 690.85 σ= + = + = 63112.08 < f γ c = 325000 ( kN / m2 ) ⇒ An Wx ,n 0.0344 0.01105 mãn Điểm B (σ N + σ M ) + 3τ v2 ≤ f γ c ⇔ (620.49 + 68902.56)2 + × 674.212 = 59834.45 ≤ f γ c = 325000 => Thỏa mãn Điểm C (σ N + σ M ) + 3τ v2 ≤ f γ c (620.49 + 0) + × 910.36 = 1694.49 ≤ f γ c = 325000 => Thỏa mãn c.3) Trường hợp : Với cặp nội lực ( M = kN.m ; N = -495.691 kN ; V = -106.218 kN ) N M σ= + An Wx ,n ≤ f γ c Cần kiểm tra điều kiện bền theo công thức: Kiểm tra : Điểm A N M 495.691 σ= + = + = 14409.63 < f γ c = 325000 ( kN / m2 ) ⇒ An Wx ,n 0.0344 Thỏa mãn Điểm B (σ N + σ M ) + 3τ v2 ≤ f γ c ⇔ (14409.63 + 0) + × 5847.032 = 17612.52 ≤ f γ c = 325000 => Thỏa mãn Điểm C (σ N + σ M ) + 3τ v2 ≤ f γ c (14409.63 + 0) + × 7895.07 = 19865.40 ≤ f γ c = 325000 c.4) Kiểm tra với lực cắt lớn : => Thỏa mãn Thỏa τ max = V Sx 106.218 × 0.0624 = = 78160.42 < f v γ c = 180000 (T/ cm ) ⇒ I x tw 0.0053 × 0.016 Thỏa mãn d Ổn định cục Bản cánh: λmax = max(λx ; λ y ) = (149.1;0.179) = 149.1(cm) _ λ = λmax f 3250 = 149.1 = 6.01 E 2.106 Tra bảng 35 TCVN (5575-2012)  b0 f   t f _    E  =  0.36 + 0.1 λ ÷  f   ×106 = (0.36 + 0.1× 6.01) = 23.84 3250 b0 f tf = b  192 = 7.68 <  f  25  t f  (thỏa mãn) Bản bụng Trường hợp 1: M= 94719(daN.m); N=-11730 daN; V=-933 daN Trường hợp 2: M= -69085(daN.m); N= 2134 daN; V=1224 daN Có me >20 cần kiểm tra ổn định bụng cấu kiện chịu uốn theo công thức: hw E 90 ×106 ≤ 3.2 = 56.25 ≤ 3.2 = 79.38 tw f 3250 ⇔ 1.6 ; ( thỏa mãn)  Bản bụng không bị ổn định cục hw E ×106 = 56.25 < 2.3 = 2.3 = 57.06 tw f 3250 ( thỏa mãn)  Không cần gia cường thêm sườn Trường hợp M=0 daN; N=-49569 daN; V= -10622 Trường hợp khả chiệu lực định ổn định mặt phẳng N M 49569 σ= + X1 = + = 144 A Ix 344 σ1 = N M − Y1 = 144 A Ix a= V 10622 = = 73.76 tw hw 90 × 1.6 α= σ − σ1 = < 0.5 σ  Cần kiểm tra hw  hw  3.33  ổn định tổng thể xà đảm bảo Kiểm tra ổn định cục cánh bụng tiết diện xà Bản cánh: b −t 30 − 1.6 b0 f = f w = = 14.2cm 2 b0 f 14.2 ×105 = = 7.88 < 0.5 = 12.4 tf 1.8 325 Bản bụng xà: hw h E 91.4 ×105 ≤ 3.2 ;⇔ w = = 57.13 < 3.2 = 79.4 tw f tw 1.6 325 b Kiểm tra vị trí thay đổi tiết diện Cặp nội lực: M = 40468.9 daN.m; (thỏa mãn) N=1535.8 daN; V=4046.5 daN Bảng 5.2 Kích thước hình học tiết diện cột Cánh Bản bụng C.Cao TD h (mm) 550 bf(mm) 300 tf(mm) 18 hw(mm) 514 tw(mm) 16 Cánh bf(mm) 300 Đặc trưng hình học tiết diện xà Bảng 5.3 Đặc trung hình học tiết diện cột Iy Wy A Sx Ix Wx (cm4) (cm3) (cm4) (cm) (cm2) (cm3) 94551.9 3438.25 811.7 541.2 190.24 1964.792 Độ lệch tâm tương đối : M WX 40468.9 ×102 3438.25 mx = = = 145.8 N A 1535.8 190.24 (cm3) 1436.4 tf(mm) 18 kiểm tra điều kiện cường độ: chịu uốn nén N M 1535.8 40468.9 ×102 σ= + = + = 1185.09 < f γ c A Wx 190.24 3428.25 a Chịu cắt τ max = V S x0 4046.5 ×1964.792 = = 52.55 < f v γ c I x tw 94551.9 ×1.6 Điều kiền bền đồng thời chịu nén uốn chịu cắt: V S xf 4046.5 ×1436.4 τ1 = = = 38.42 I x t w 94551.9 ×1.6 σ td = σ 12 + 3τ 12 = 1108.12 + × 38.42 = 1110 < 1.15 f γ c b kiểm tra điều diện ổn định xà: l0 = = 3.33 b 0.3 bf bf bf  E  l0   = 0.41 + 0.0032 × + (0.73 − 0.016 )   b tf t f h fk  f    30 30 30  ×105  0.41 + 0.0032 × + (0.73 − 0.016 ) = 17.98 > 3.33  1.8 1.8 53.2  325  ổn định tổng thể xà đảm bảo c kiểm tra ổn định cục cánh bụng tiết diện xà cánh: _  b0 f    E   =  0.36 + 0.1 λ ÷  f  t f   = (0.36 + 0.1× 6.38) b0 f tf = × 106 = 24.5 3250 b 192 = 7.68 <  f 25  t f    ( thỏa mãn) Bản bụng xà hw E hw 51.4 × 105 ≤ 3.2 ⇔ = 32.13 < 3.2 = 79.4 tw f tw 1.6 325 d kiểm tra ổn định chống lệnh: (thỏa mãn) Với Iy=81175445.33 mm4; It=2335226.667 mm4 d.1 Vùng chịu momen âm Lấy chiều dài tính lo=16.58 (m) dựa vào biểu đồ bao xuất từ SAP 2000  l0   bf bf bf  E   = 0.35 + 0.0032 + (0.76 − 0.02 )  tf t f t f  f  b f   l  l0 16.58 × 103 = = 55.27 >   bf 300  b f   Cần tính ổn định 2 I l  81175445.33  16.58  α = 1.54 t  o ÷ = 1.54  ÷ = 40.26 Iy  h  23335226.667  0.55  ψ = 1.75 + 0.09α = 1.75 + 0.09 × 40.26 = 5.37   Iy  h  E 81175445.33  550  ×10 ϕ1 = ψ  ÷ = 5.37 = 3944 > 0.85  ÷ I x  lo  f 35577000  16.58 ×103  3250 ϕb = 068 + 0.21ϕ1 = 829  M b = ϕb (Wx f ) = 829 × 82 × 106 × 325 ×103 = 22092.85  kN.m > Mmax  Bố trí điểm cố kết, với khoảng cách điểm cố kết là: L0 = l 16.58 = = 4.145 4 (m) L  L0 4145 = = 13.82 <   = 15.974 bf 300  b f  d.2 Vùng chịu momen dương Mỗi xà gổ điểm cố kết  l0=1m L  L0 1000 = = 3.33 <   = 15.974 bf 300  b f  ( thỏa mãn ) ( thỏa mãn) Tính liên kết hàn cánh bụng xà Liên kết cánh bụng xà chịu lực cát V, chon cặp nội lực gây cắt lớn nách khung để tính M=94719.2 daN; N=10390.3 daN; V=10806.7 daN Chiều cao đường hàn cánh- bụng: Vv S f 10806.7 × 2516.4 hf ≥ = = 0.012(cm) 2( β f w ) I x γ c × 3250 × 336364.6 ×1 e Liên kết cánh bụng cột lấy theo cấu tạo: đường hàn dài cột lấy hf =6 mm VI THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC MỐI NỐI THIẾT KẾ CHI TIẾT MỐI NỐI XÀ-CỘT 1/1 Tính đường hàn mặt xà Vật liệu hàn : N5O, = 243 N/mm2, =215 N/mm2, Dùng phương pháp hàn tay Loại bu lông 8.8 có = 400 N/mm2 , = 435 N/mm2 Nội lực Nách xà M= -947 KN.m N= -104 KN V= -108 KN Chiều dài đường hàn cánh : =300+ 142.2 -3.10 = 554(mm) Chiều dài đường hàn bụng : =2.(932-10) = 1844 (mm) () = 150 (Mpa) Đường hàn nối cánh kéo: - Lực kéo: - (/A)N =- 104= 994 KN = == 11.9 mm  Đường hàn nối cánh kéo nén, chọn = 12 mm Đường hàn nối cánh bụng: = == 0.39 mm  Đường hàn nối cánh kéo, chọn = mm 1.2 Tính liên kết mặt cột : Đưa nội lực vuông góc với mặt: M =947 KN.m N=114 KN V= 118 KN Đường kính bu long : D= 27mm = 527 mm2 = 459 mm2 * Các điều kiện giới hạn : = = 459 x400= 186.6 (KN) = = 1.320.527.1=168.6 (KN) =d ) = 27.20.435.1=234.9 (KN * Tính T1 T1 === 538 (KN) * Lực kéo lên bulong ngoai 1/3 T1 = 179.3 KN < = 183.6 KN * Lực trược lên bung long : 1/ V = 118/3 = 39 KN Cần gia cường sườn * Tính gia cường sườn Kiểm tra liên kết hàn cánh: = 4( 950-25.2) -10.4=3560 mm = == 1.9 mm Chọn = 7mm THIẾT KẾ CHI TIẾT NỐI XÀ-XÀ Tính đường hàn mặt xà Vật liệu hàn 2.1: N5O, = 243 N/mm2, =215 N/mm2, Dùng phương pháp hàn tay Loại bu lông 8.8 có = 400 N/mm2 , = 435 N/mm2 Nội lực dỉnh xà M=0 KN.m N= -104 KN V= -2.53 KN Chiều dài đường hàn cánh : =300+ 142.2 -3.10 = 554(mm) Chiều dài đường hàn bụng =2.(532-10) = 1044 (mm) ) = 150 (Mpa) Đường hàn nối cánh kéo: - Lực nén: - (/A)N =- 104= 65.97 KN = == 0.7 mm Đường hàn nối cánh kéo nén, chọn = mm Đường hàn nối cánh bụng: = == 0.02 mm Đường hàn nối cánh kéo, chọn = mm 2.2 Tính liên kết bu long mặt xà : Đưa nội lực vuông góc với mặt: M =0 KN.m N=103.7 KN V= 12.8 KN Đường kính bu long : D= 20mm = 3.14 cm2 = 2.45 cm2 * Các điều kiên giới hạn: = = 245 x400= 98 (KN) = = 1.320.314.1=100.48 (KN) =d ) = 20.20.435.1=174 (KN) Tại đỉnh xà, lực dọc âm, nên bỏ qua, xem Mômen làm cho kết xoay quanh tâm quay, tâm quay cánh chịu nén dầm, đồng bỏ qua mô men vùng chịu nén Lực kéo lớn bu lông xa T === (KN) * Lực trượt bu long : liên thời 1/ V = 12.8/2 = 6.4 KN => THỎA THIẾT KẾ CHI TIẾT NỐI XÀ- XÀ (TIẾT DIỆN THAY ĐỔI) 3.1 Tính đường hàn mặt xà : Vật liệu hàn : NSO, = 243 N/mm2, =215 N/mm2, Dùng phương pháp hàn tay Loại bu lông 8.8 có = 400 N/mm2 , = 435 N/mm2 Nội lực dỉnh xà M= 404.67 KN.m N= -15.36 KN V= -40.47 KN Chiều dài đường hàn cánh : =300+ 142.2 -3.10 = 554(mm) Chiều dài đường hàn bụng =2.(532-10) = 1044 (mm) ) = 150 (Mpa) Đường hàn nối cánh kéo: - Lực nén: - (/A)N =- 15.36= 751 KN = == 9.03 mm Đường hàn nối cánh kéo nén, chọn = 10 mm Đường hàn nối cánh bụng: = == 0.26 mm Đường hàn nối cánh kéo, chọn = mm 3.2 Tính liên kết bu long mặt xà: Đưa nội lực vuông góc với mặt: M =404.67 KN.m N=15.36cos(5.7)+40.47sin(5.7)=19.3 KN V=15.36sin(5.7)+40.47cos(5.7)=41.79 KN Đường kính bu long : D= 24mm = 4.52 cm2 = 3.52 cm2 * CÁC ĐIỀU KIỆN GIỚI HẠN = = 352 x400= 140.8 (KN) = = 1.320.452.1=144.6 (KN) =d ) = 24.20.435.1=208 (KN T === 417,9 (KN) * Lực kéo bu long cùng: 1/3 T1 = 139,3 KN < = 140,8 KN * Lực trượt bu long vùng nén: 1/ V = 41,79/3 = 13,93 KN => Thỏa LIÊN KẾT Ở CHÂN CỘT Trong đó: Abn=352 mm2; ftb = 400 N/mm2 Khả chịu neo bu lông: [ N ] ba = Abn fba = 352 × 320 ×10−3 = 112, 64kN 420 16 Vì chân cột chân cột khớp nên bu lông chộn theo cấu tạo Chọn bu lông tinh d = 24 mm Khả chịu kéo bu lông: [ N ] tb = Abn ftb = 352 × 400 ×10−3 = 140,8kN 25 Trong đó: Abn=352 mm2; ftb = 320 N/mm2 Lực ma sát mã mặt móng Fms=0,2Nmax=0,2.495,69=99,138 (KN) Kiểm tra khả chịu kéo bu long ([ N ] tb ; [ N ] ba ) 4.min +Fms=2.112,64+99,138=549,69>Nmax=495,69 (KN) Bố trí bu lông đảm bảo khả chịu kéo Kiểm tra bu lông chịu cắt: Khả chịu cắt bu lông: [ N ] vb = fvbγ b Anv = 320 ×10−3 ×1× 452 ×1 = 144, 64kN 25 1150 Trong đó: A=452 mm2; fvb = 320 N/mm2 γb =1 ( vật liệu bu lông tinh); nv = ( có hai cấu kiện ) → ∑ n [ N ] vb = ×144, 64 = 578, 56kN ≥ V = 106, 22kN Tính chiều dày đế Chọn trước chiều dài đế: L = h + 20 cm = 115 cm Chọn trước chiều rộng đế: B = bf + 20 cm = 42 cm Cường độ ép mặt bê tông Rb,loc Rb ,loc = αϕb Rb = 1×1×11,5 = 11,5 MPa α =1 Trong đó: với bê tông B = 20 < 25 ϕb = Am ≤ 1,5 Abd Rb = 11,5MPa Giả định: Am ; Abd → ϕb = σ max → Rb,loc Trạng thái giới hạn: =11,5(Mpa) Xét dải rộng đơn vị, ngàm vào mép cánh cột, tính với tải σmax phân bố 1đv Chiều dày tbđ lấy theo điều kiện bền chịu mômen uốn ( L − h ) ( L − h) (1,15 − 0,95) (1,15 − 0,95) M = σ max = 11,5.103 = 57,5( kNm) 4 Chiều dày đế 6M × 57.5 tbd = = = 0, 032(m) = 32(mm) b f ϒ c 1× 325 ×103 × Chọn chiều dày đế tbđ = 35mm Chọn bu lông tinh d = 24 mm Khả chịu kéo bu lông: [ N ] tb = Abn ftb = 352 × 400 × 10−3 = 140,8kN Trong đó: Abn=352 mm2; ftb = 400 N/mm2 Khả chịu neo bu lông: [ N ] ba = Abn fba = 352 × 320 ×10−3 = 112, 64kN Trong đó: Abn=352 mm2; ftb = 320 N/mm2 Lực ma sát mã mặt móng Fms=0,2Nmax=0,2.495,69=99,138 (KN) Kiểm tra khả chịu kéo bu long ([ N ] tb ; [ N ] ba ) 4.min +Fms=2.112,64+99,138=549,69>Nmax=495,69 (KN) Bố trí bu long đảm bảo khả chịu kéo Kiểm tra bu lông chịu cắt: Khả chịu cắt bu lông: [ N ] vb = f vbγ b Anv = 320 ×10−3 ×1× 452 ×1 = 144, 64kN Trong đó: A=452 mm2; fvb = 320 N/mm2 γb =1 ( vật liệu bu lông tinh); nv = ( có hai cấu kiện ) → ∑ n [ N ] vb = × 144, 64 = 578,56kN ≥ V = 106, 22kN Tính chiều dày đế Chọn trước chiều dài đế: L = h + 20 cm = 115 cm Chọn trước chiều rộng đế: B = bf + 20 cm = 60 cm Cường độ ép mặt bê tông Rb,loc Rb ,loc = αϕb Rb = 1×1×11,5 = 11,5 MPa ϕb = Am ≤ 1,5 Abd Giả định Trong đó: α =1 với bê tông B = 20 < 25 Am ; Abd → ϕb = Rb = 11,5MPa σ max → Rb,loc Trạng thái giới hạn: =11,5(Mpa) Xét dải rộng đơn vị, ngàm vào mép cánh cột, tính với tải σmax phân bố 1đv Chiều dày tbđ lấy theo điều kiện bền chịu mômen uốn ( L − h ) ( L − h) (1,15 − 0,95) (1,15 − 0,95) M = σ max = 11,5.103 = 57,5( kNm) 4 Chiều dày đế 6M 6.57,5 tbd = = = 0, 042( m) = 42( mm) b f ϒ c 0, 6.210.103.1 Chọn chiều dày đế tbđ = 45mm ... Kích thước hình học tiết diện cột Cánh Bản bụng bf(mm) 300 tf(mm) 18 hw(mm) 914 tw(mm) 16 Cánh bf(mm) 300 Đặc trưng hình học tiết diện xà Bảng 5.3 Đặc trung hình học tiết diện cột Iy Wy A Sx Ix... 79.4 tw f tw 1.6 325 b Kiểm tra vị trí thay đổi tiết diện Cặp nội lực: M = 40468.9 daN.m; (thỏa mãn) N=1535.8 daN; V=4046.5 daN Bảng 5.2 Kích thước hình học tiết diện cột Cánh Bản bụng C.Cao... thuộc vào tham số : I b lc I c lb n= Trong b,H – chiều dài nửa xà ,chiều cao cột ; Ic,Ixà – moomen quán tính cột xà ( lấy tiết diện cách nút khung 0,4b) 10.58 × 0.00946 = 0.06 33 × 0.00525 n= diện