THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP 1. SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ. 1.1 Số liệu thiết kế. STT Nhịp nhà L (m) Bước cột B (m) Chiều cao đỉnh cột H (m) Số bước cột n Vùng áp lực gió Dạng địa hình 35 38 8 7 10 IIIB B 1.2 Vật liệu sử dụng Vật liệu: Thép CCT34, hàn tự động, que hàn N42. Bê tông móng cấp độ bền B20. Bu lông cường độ cao cấp 8.8. Bu lông thường cấp 5.6 1.3 Nhiệm vụ thiết kế. • Thiết kế khung, kèo thép thiết diện chữ I tổ hợp hàn. • Thể hiện trên bản vẽ A1(đường nét theo đúng tiêu chuẩn kĩ thuật xây dựng). Khung ngang, chi tiết xà gồ, chi tiết nối kèo + đầu cột, chi tiết chân cột. Mặt bằng xà gồ + giằng mái, chi tiết liên kết xà gồ và vì kèo, giằng dọc nhà. Thống kê thép. • Thuyết minh tính toán chi tiết (TCVN 55752012), • Để đơn giản việc tính toán, bỏ qua cửa mái, máng thu nước, giằng dọc đầu cột.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP KHOA KĨ THUẬT XÂY DỰNG BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH Mã học phần: 099051 Số tín chỉ: -Ghi chú: - Sinh viên đóng bảng số liệu vào thuyết minh, đánh dấu dòng số liệu Đồ án khơng có trang kèm theo không chấm Sinh viên vắng buổi duyệt đồ án không chấm điểm Ngày nộp đồ án & bảo vệ giảng viên hướng dẫn thông báo sau Không nhận đồ án nộp trễ hạn - -• Số liệu: Cho mặt nhà công nghiệp tầng, nhịp hình1 Nhịp nhà L=38m, bước cột B=8m, độ dốc mái 15% Tấm lợp tole tráng kẽm 0,5mm, trọng lượng hệ thống kĩ thuật treo trần 0.05kN/m2 Hoạt tải mái tiêu chuẩn 0.3kN/m2(lưu ý hệ số vượt tải, tra TCVN 2737-1995) 38000 B A 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 80000 Hình 1: Mặt nhà SVTH: Trang 10 11 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1 Số liệu thiết kế STT Nhịp nhà L (m) Bước cột B (m) 35 38 Chiều cao đỉnh cột H (m) Số bước cột n Vùng áp lực gió Dạng địa hình 10 IIIB B 1.2 Vật liệu sử dụng - Vật liệu: Thép CCT34, hàn tự động, que hàn N42 - Bê tơng móng cấp độ bền B20 - Bu lông cường độ cao cấp 8.8 Bu lông thường cấp 5.6 1.3 Nhiệm vụ thiết kế • • • • Thiết kế khung, kèo thép thiết diện chữ I tổ hợp hàn Thể vẽ A1(đường nét theo tiêu chuẩn kĩ thuật xây dựng) Khung ngang, chi tiết xà gồ, chi tiết nối kèo + đầu cột, chi tiết chân cột Mặt xà gồ + giằng mái, chi tiết liên kết xà gồ kèo, giằng dọc nhà Thống kê thép Thuyết minh tính tốn chi tiết (TCVN 5575-2012), Để đơn giản việc tính tốn, bỏ qua cửa mái, máng thu nước, giằng dọc đầu cột Chương : THIẾT KẾ KHUNG NGANG SƠ ĐỒ KẾT CẤU KHUNG NGANG SVTH: Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I Cột có tiết diện thay đổi liên kết khớp với móng, liên kết cứng với xà Theo yêu cầu kiến trúc nước, chọn xà ngang có độ dốc 15% (tương đương với góc dốc α = 8,53o) Do tính chất làm việc khung ngang chịu tải trọng thân tải trọng gió chủ yếu, nên thơng thường nội lực xà ngang vị trí nách khung thường lớn nhiều nội lực vị trí nhịp Cấu tạo xà ngang có tiết diện thay đổi, khoảng cách đoạn đầu cách cột đoạn 7m, đoạn 5m, lại tiết diện không đổi 3928 +10.93 7000 +7.00 ±0.00 19000 19000 38000 ngang Hình 1.1: Sơ đồ khung KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 2.1 Kích thước theo phương đứng • Chiều cao cột H = 7(m) tính từ mặt móng tới đỉnh cột • Chiều cao đỉnh mái Hmai = 10,93(m) tính từ mặt móng tới đỉnh mái 2.2 Kích thước theo phương ngang Nhịp nhà là: L = 38(m) ( lấy theo trục định vị mép cột) 2.2.1 Tiết diện xà ngang - Chiều cao tiết diện xà đoạn : h1 ≥ 38 L = = 0,95(m) 40 40 → Chọn h1 = 1000(mm) SVTH: Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1 1 b = ÷ ÷ h1 = ÷ ÷× 1000 = ( 500 ÷ 200 ) ( mm) - Bề rộng tiết diện: 5 5 → Chọn b = 300(mm) - Chiều cao tiết diện xà đoạn 2: h2 = ( 1,5 ÷ ) b = ( 1,5 ÷ ) × 300 = ( 450 ÷ 600 ) (mm) → Chọn h2 = 500(mm) - Chiều cao tiết diện xà đoạn 3(tiết diện không đổi): h2 = ( 1,5 ÷ ) b = ( 1,5 ÷ ) × 300 = ( 450 ÷ 600 ) (mm) → Chọn h3 = 400(mm) - Chiều dày bụng tw nên chọn khoảng (1/70 – 1/100)h Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw mỏng: tw > 6mm 1 1 tw = ÷ ÷h = ÷ ÷× 950 = ( 12,6 ÷ 9,5 ) ( mm) 70 100 70 100 → Chọn tw = 12(mm) 300 = 10(mm) t f > b = 30 30 - Chiều dày cánh: t f > tw + = 14(mm) → Chọn tf = 16(mm) - Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột đoạn: Ltd = ( 0,35 ÷ 0, ) L = ( 0,35 ữ 0, ) ì 19 = (6,65 ÷ 7,6)( m) → Chọn Ltd = 7(m) Tiết diện cột 1 1 h1 = ÷ ÷ H - Chiều cao tiết diện đỉnh cột: 10 15 SVTH: Trang 1 1 = ÷ ÷× = ( 0,7 ÷ 0, 47 ) (m) 10 15 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP → Chọn h1 = 1000(mm) 1 1 b = ÷ ÷ h1 = ÷ ÷× 1000 = ( 500 ÷ 200 ) ( mm) - Bề rộng tiết diện đỉnh cột: 5 5 → Chọn b = 300(mm) - Chiều cao tiết diện chân cột: h2 = ( 1,5 ÷ ) b = ( 1,5 ÷ ) ì 300 = ( 450 ữ 600 ) (mm) → Chọn h2 = 500(mm) - Chiều dày bụng tw nên chọn khoảng (1/70 – 1/100)h Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw mỏng: tw > 6mm 1 1 tw = ÷ ÷h = ÷ ÷× 1000 = ( 14,3 ÷ 10 ) (mm) 70 100 70 100 → Chọn tw = 12(mm) - 300 = 10(mm) t f > b = 30 30 Chiều dày cánh: t f > tw + = 14(mm) → Chọn tf = 16(mm) Hệ giằng Hệ giằng phận kết cấu liên kết khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu khơng gian, có tác dụng: - Bảo đảm bất biến hình theo phương dọc nhà độ cứng không gian cho nhà; - Chịu tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vng góc với mặt phẳng khung gió thổi lên tường đầu hồi, lực hăm cầu trục, động đất xuống móng - Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng) cho cấu kiện chịu nén kết cấu: dàn, cột, - Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi cơng Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái hệ giằng cột Hệ giằng cột: Hệ giằng cột đảm bảo bất biến hình độ cứng toàn nhà theo phương dọc, chịu tải trọng tác dụng dọc nhà đảm bảo ổn định cột Dọc theo chiều dài nhà, hệ giằng cột bố trí khối nhà đầu hồi nhà để truyền tải trọng gió SVTH: Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP cách nhanh chóng Hệ giằng cột bố trí (hình1.2)từ mặt móng đến đỉnh 3000 cột Hệ giằng cột liên kết với cánh cột phương pháp hàn 4000 Giằ ng cộ t V63x3 8000 8000 8000 8000 Hình 1.2: Sơ đồ hệ giằng cột Hệ giằng mái: Hệ giằng mái bố trí hai gian đầu nhà chỗ có hệ giằng cột Hệ giằng mái bao gồm giằng xiên chống, yêu cầu cấu tạo chống Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch lên phía (để giữ ổn định cho xà chịu tải bình thường - cánh xà chịu nén) Khi khung chịu tải gió, cánh xà chịu nén nên phải gia cường giằng chống xiên (liên kết lên xà gồ), cách bước xà gồ lại bố trí chống xiên Tiết diện chống chọn L50x3, điểm liên kết với xà gồ cách tâm xà ngang 1đoạn chiều cao xà ngang h 7000 7000 B Giằ ng má i V63x3 Giằ ng má i V63x3 7000 7000 38000 10000 Giằ ng má i V63x3 A 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 80000 SVTH: Hình 1.3:5 Sơ đồ hệ6 giằng mái Trang 10 11 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Chương 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ XÀ GỒ MÁI 1.1 Chọn tiết diện sơ xà gồ • Độ dốc mái: i=15%, suy ra: α= 8.53o, sinα= 0.148, cosα= 0.989 • Xà gồ mái chịu tác dụng tải trọng mái, trọng lượng thân xà gồ xà gồ chọn trước, sau kiểm tra lại theo điều kiện bền điều kiện biến dạng xà gồ • Tấm lợp mái: STT Loại tải Dày(mm) Trọng lượng riêng(kN/m3) Tấm lợp HT kĩ thuật 0.5 78.500 • Trọng lượng(kN/m2) 0.039 0.05 Tổng tải td lên xà gồ(kN/m2) 0.089 Xà gồ: Ta chọn xà gồ tiết diện chữ “C” nhằm tăng ổn định cho mái.Từ catolog thép hình chữ C công ty Ngô Long SJC ta chọn: Tiết diện h(mm b(mm ) ) C175 • 175 65 ix(mm4) iy(mm4 wx(mm3 wy(mm3 ) ) ) 3,761,82 406880 42992 8630 G(kG/ m) t(mm ) 6.28 2.5 Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm : tải trọng tôn lợp mái, tải trọng thân xà gồ, tải trọng hệ thống kĩ thuật tải trọng hoạt tải sửa chữa mái • Chọn khoảng cách xà gồ mặt : 1.3 m SVTH: Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1,3 = 1,315(m) Khoảng cách xà gồ mặt phẳng mái : cos8,53o ⇒ (Độ dốc i = 15 ⇒ α = 8.53o) 1.2 Tĩnh tải Kí Vật liệu mái hiệ u Hệ số Tải trọng tiêu Tải trọng tính vượt tải chuẩn toán Tole HT kĩ thuật g2 1,05 0,089 kN/m2 0,093 kN/m2 Xà gồ mái C175x65x2,5 g1c 1,05 0,0628 kN/m 0,066 kN/m 1.3 Hoạt tải • Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 0,3 kN/m2 với hệ số vượt tải n = 1.3 ⇒ p1tt = 0,3×1,3 = 0,39 kN/m2 • Kiểm tra lại xà gồ chọn • Xà gồ tác dụng tải trọng lớp mái hoạt tải sửa chữa tính tốn cấu kiện chịu uốn xiên • Chọn thép d12 để giằng xà gồ • Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ tác dụng theo phương với trục x-x tạo với phương ngang góc α = 8,53o (Độ dốc i = 15) Hình 2.1: Mặt mặt cắt xà gồ SVTH: Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1.4 Kiểm tra với xà gồ chữ “C” 1.4.1 Sơ đồ tính • Xà gồ có khoảng hở vị trí gối tựa có giằng vị trí nhịp xà gồ, ta xem sơ đồ dầm đơn giản nhịp : • lx =B=8m 1.4.2 Tải trọng • Hình 2.2: Sơ đồ tính theo hai phương xà gồ Tổng tải trọng tiêu chuẩn (tĩnh tải +hoạt tải) tác dụng lên xà gồ C175x65x2,5: qxtc = ( g tc cos(α ) + pctc ) × (axg / cos(α )) + g xgtc × cos(α ) m = (0,089 × cos(8,53o ) + 0,3) × (1.3 / cos(8,53o ) + 0,0628 × cos(8,53o ) = 0,573(kN / m) qtcy = ( g tc × a xg / cos(α ) + g tcxg ) × sin(α ) m = (0,089 × 1,3 / cos(8,53o ) + 0,0628) × sin(8,53o ) = 0,0267(kN / m) • Tổng tải trọng tính tốn (tĩnh tải +hoạt tải) tác dụng lên xà gồ C175x65x2,5: qxtt = ( g tc × γ g × cos(α ) + pctc × γ p ) × (axg / cos(α )) + g xgtc × γ g × cos(α ) m = (0,089 × 1,05 × cos(8,53o ) + 0,3 × 1,3) × (1.3 / cos(8,53o ) + 0,0628 × 1,05 × cos(8,53o ) = 0,6997(kN / m) qtty = ( g tc × axg / cos(α ) + g xgtc ) × γ g × sin(α ) m = (0,089 × 1,3 / cos(8,53o ) + 0,0628) × 1,05 × sin(8,53o ) = 0,028(kN / m) • Nội lực xà gồ : mơ men đạt giá trị lớn nhịp qxtt × lx 0,6997 × 82 Mx = = = 5,6(kN m) 8 q y tt × l 0,028 × 82 My = = = 0,056(kN m) 32 32 1.4.3 Kiểm tra tiết diện chọn : • Theo điều kiện bền: SVTH: Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP • σ td = σ x + σ y = Mx My + ≤γ f Wx Wy c (γc = 0,9 hệ số điều kiện làm việc) σ td = σ x + σ y = 5,6 × 100 0,056 × 100 + = 13,67 < 18,9(kN/ cm2 ) −3 −3 42992 × 10 8630 × 10 Kiểm tra theo điều kiện biến dạng: Xà gồ có độ võng theo phương nhiên độ võng theo phương mặt phẳng mái nhỏ nên bỏ qua , ta xét đến độ võng theo phương vng góc với mặt phẳng mái ∆ y mặt phẳng • Cơng thức kiểm tra : ∆ l • ∆ l =>Vậy xà gồ C175x65x2,5 đảm bảo điều kiện cường độ điều kiện độ võng 1.4.4 Xà gồ tường dọc nhà Tải trọng tác dụng vào tường dọc nhà không lớn, ta chọn tiết diện xà gồ mái C175x65x2,5 300 135 30 135 70 65 65 70 BL 16 t=2.5 L50x5 100 40 SVTH: 60 20 BL 16 65 125 50 175 125 50 75 50 BL 12 400 175 50 20 65 500 Trang 10 500 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Hình 5.2- Bố trí bu lơng neo 1.4 Tính tốn đường hàn cột với mặt bích (que hàn N42) • Chọn chiều cao đường hàn sườn vào bụng cột hf = 0,6(cm) • Đường hàn bụng cột (coi chịu lực cắt): hf = V 90 = = 0,09(cm) ∑ lw (β f w )min γ c × (50 − 3, − 1) × 0,7 × 18 × 0,9 =>Chọn đường hàn bụng 6mm • Do chân cột khơng có moment nên cánh chọn đường hàn theo cấu tạo 6mm (như hình 5.2) LIÊN KẾT CỘT VỚI XÀ NGANG 2.1 Tính bu lơng liên kết • Từ bảng tổ hợp nội lực chọn tổ hợp nội lực gây kéo bu lông nhiều nhất, chọn tổ hợp U3 có moment lực dọc lực gây kéo lớn nhất: M = − 630,34(kN.m),N tu = − 129,3(kN),Vtu = 90(kN) Chọn bu lông cường độ cao có cấp độ bền 8.8, 18d22 bố trí hình vẽ: 120 120 120 120 120 120 120 91 144 12 144 140 80 16 478 90 12 478 1010 1100 300 124 80 45 16 10 Hình 5.3- Bố trí bu lơng đỉnh cột • Phía cánh ngồi cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy sau: Bề dày: t s = 1,2cm SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 41 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Bề rộng: bs = 9cm h s = 1.5 × bs = 1,5 × = 13,5cm =>Chọn hs = 15cm Chiều cao: • Ta có tâm quay mặt bích trọng tâm cánh nén tiết diện cột Lực tác dụng lên bu lơng ngồi momen lực dọc tác dụng vào: N b max = = M.h1 N − ∑ hi2 n 630,34 × 0,964 129,3 − 2 2 2(0,964 + 0,84 + 0,72 + 0,6 + 0, 48 + 0,36 + 0, 24 + 0,12 ) 18 2 = 95,97(kN) = > Đường kính bu lơng từ điều kiện chịu kéo ( điều 8.2.2-TCVN): N b max = 95,97(kN) ≤ [ N ] tb = f tb A bn = 40 × 3,03 = 121,2(kN) (thỏa) Kiểm tra chịu trượt bu lông: V ≤ [ N] b n Trong đó: V- Lực cắt đỉnh cột n- Số bu lông liên kết [ N] b - Khả bu lơng chịu • Xác định [ N] b : [ N] b = f hb b1A bn b2 Trong ú: fhb – Cường độ chịu kéo bu lông cường độ cao, theo điều 6.2.5 TCVN SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 42 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP => f hb = 0,7 × fub = 0,7 × 110 = 77( kN / cm ) , γ b2 - hệ số ma sát, độ tin cậy (Bảng 39), µ =0,25 ; γ b2 = 1,7 • γ b1 - hệ số điều kiện làm việc liên kết γ b1 = 1, n = 18 > 10 bu lông ⇒ f γ A 77 ì1 ì 3,03 ì 0,25 V 90 = = < [ N ] b = hb b1 bn = = 34,3(kN) n 18 γ b2 1,7 (thỏa) 2.2 Tính tốn mặt bích t ≈ 1.1 b N bmax 20 × 95,97 = 1,1 = 1,48cm (b + b1 )f (20 + 30) × 21 Và b ∑ Ni (b + h1 )f t ≈ 1.1 ≈ 1.1 20 × 95,97 × (96,4 + 84 + 72 + 60 + 48 + 36 + 24 + 12) = 1,98cm 96,4(30 + 96,4) × 21 =>Chọn t = 2cm 2.3 • Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột với mặt bích Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi(kể sn): lw = ì ( 30 1,2 − 1) + × (9 − 1) = 69,6(cm) Lực kéo cánh momen lực dọc: Nk = M N 630,34 ×100 129,3 − = − = 565,69(kN) hc 100 • Vậy chiều cao đường hàn cần thiết: SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 43 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Nk 565,69 = = 0,72(c m) ∑ l w (β f w ) γ c 69,6 × (0.7 × 18) × 0,9 h f yc = =>Chọn hf = 8mm • Chiều dài đường hàn bụng: h w yc = V 90 = = 0,041(cm) ∑ lw (β f w )min γ c × (100 − 3,2 − 1) × (0.7 × 180) × 0,9 Vậy ta chọn h w = 6mm cho bụng hf=6 Bu loâ ng 16 cấ p 5.6 hf=6 675 hf=6 Sườ nD 50 50 50 Bu lô ng 16 cấ p 5.6 35 12 175 175 Sườ nB 45 45 63 120 120 120 hf=6 150 hf=6 20 20 150 40 150 Sườ nC 54 54 Bu lô ng 18 22 caá p 8.8 120 120 120 hf=6 65 26 2 Hình 5.4- Bố trí bu lơng đường hàn cho đỉnh cột MỐI NỐI XÀ (tại vị trí I500x300x16x12- đoạn xà thứ nhất) 3.1 Tính bu lông liên kết Từ bảng tổ hợp nội lực chọn tổ hợp nội lực gây kéo bu lông nhiều nhất, chọn tổ hợp U8 có moment lực dọc lực gây kéo lớn nhất: SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 44 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP M max = − 277,29(kN m), N tu = − 28,2(kN ),Vtu = − 13,9(kN) Chọn bu lơng cường độ cao có cấp độ bền 8.8, 10d22 bố trí hình vẽ: 680 500 468 90 90 16 45 • 300 80 140 144 12 144 80 16 150 145 145 150 45 5.5bố – Bố trí bucặp lơng Phía cánh ngồiHình xà trí sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy sau: Bề dày: Bề rộng: t s = 1,2cm bs = 90cm Chiều cao: • h s = 1,5 × bs = 1,5 × = 13,5cm , Chọn hs = 15cm Ta có tâm quay mặt bích trọng tâm cánh nén tiết diện xà: N b max = M.h1 N 277,29 × 58,8 × 100 13,9 − = − = 120,1(kN) ∑ h i n 2(58,82 + 43,82 + 29,4 + 152 ) 10 = > Đường kính bu lông từ điều kiện chịu kéo ( điều 8.2.2-TCVN): N b max = 120,1(kN) ≤ [ N ] tb = f tb A bn = 40 × 3,03 = 121,2(kN) (thỏa) Kiểm tra chịu trượt bu lông: V ≤ [ N] b n Trong đó: V- Lực cắt dầm SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 45 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP n- Số bu lông liên kết [ N] b - Khả bu lông chịu • Xác định [ N] b (điều 8.3.2-TCVN): [ N] b = f hb γ b1A bn b2 Trong ú: fhb Cng độ chịu kéo bu lông cường độ cao, theo điều 6.2.5 TCVN => f hb = 0,7 × fub = 0,7 × 110 = 77( kN / cm ) , b2 - l h số ma sát, độ tin cậy (Bảng 39-TCVN), µ =0,25 ; γ b2 = 1,7 • γ b1 - hệ số điều kiện làm việc liên kết γ b1 = 1, n = 10 bu lông ⇒ 3.2 f A 77 ì 1ì 3,03 ì 0,25 V 13,9 = = 1,39(kN) < [ N ] b = hb b1 bn = = 34,3(kN) n 10 γ b2 1,7 (thỏa) Tính tốn mặt bích t ≈ 1.1 b N bmax 20 × 120,1 = 1,1 = 1,67cm (b + b1 )f (20 + 30) × 21 t ≈ 1.1 b ∑ Ni (b + h1 )f Và ≈ 1.1 20 × 120,1 × (58,8 + 43,8 + 29, + 15) = 1,8cm 58,8 × (30 + 58,8) × 21 =>Chọn t = 2cm SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 46 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 3.3 • Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột với mặt bích Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi(kể sn): lw = ì ( 30 1,2 − 1) + × (9 − 1) = 69,6(cm) Lực kéo cánh momen lực dọc: M N 277,29 ×100 28,181 − = − = 540,489(kN) h 50 Nk = • Vậy chiều cao đường hàn cần thiết: h f yc = Nk 540,489 = = 0,68(c m) ∑ l w (β f w ) γ c 69,6 × (0.7 × 18) × 0,9 =>Chọn hf = 8mm • Chiều dài đường hàn bụng: h w yc = V 13,9 = = 0,013(cm) ∑ l w (β f w ) γ c × (50 − 3,2 − 1) × (0.7 × 18) × 0,9 Vậy ta chọn h f = 6mm cho bụng 40 150 150 45 hf=6 89 145 Bu lô ng 10 22 cấ p 8.8 145 h=8 Sườ nE 89 hf=6 45 Sườ nF 150 150 SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 47 hf=6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Hình 5.6- Bố trí bu lơng đường hàn cho mối nối MỐI NỐI XÀ (tại vị trí I400x300x16x12 –đoạn xà thứ 2) 4.1 Tính bu lơng liên kết • Từ bảng tổ hợp nội lực chọn tổ hợp nội lực gây kéo bu lông nhiều nhất, chọn tổ hợp U8 có moment lực dọc lực gây kéo lớn nhất: M max = − 194,7(kN m), N tu = − 26,7(kN ),Vtu = − 21,9(kN) Chọn bu lông cường độ cao có cấp độ bền 8.8, 10d22 bố trí hình 5.6: 145 100 100 145 45 144 12 144 140 80 300 80 45 16 90 368 400 580 16 90 Hình 5.6 – Bố trí bu lơng • Phía cánh ngồi xà bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy sau: Bề dày: Bề rộng: t s = 1,2cm bs = 90cm Chiều cao: h s = 1,5 × bs = 1,5 × = 13,5cm , Chọn hs = 15cm SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 48 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP • Ta có tâm quay mặt bích trọng tâm cánh nén tiết diện : N b max = M.h1 N 194 × 49 × 100 26,7 − = − = 105,31(kN) ∑ h i 2 2(492 + 34,52 + 24,52 + 14,52 ) 10 = > Đường kính bu lông từ điều kiện chịu kéo ( điều 8.2.2-TCVN): N b max = 105,31(kN) ≤ [ N ] tb = f tb A bn = 40 × 3,03 = 121,2(kN) (thỏa) Kiểm tra chịu trượt bu lông: V ≤ [ N] b n Trong đó: V- Lực cắt dầm n- Số bu lông liên kết [ N] b - Khả bu lơng chịu • Xác định [ N] b (điều 8.3.2- TCVN): [ N] b = f hb γ b1A bn µ γ b2 Trong đó: • fhb – Cường độ chịu kéo bu lông cường độ cao, theo điều 6.2.5 TCVN => f hb = 0,7 × fub = 0,7 × 110 = 77( kN / cm ) • µ , γ b2 - hệ số ma sát, độ tin cậy (Bảng 39), µ =0,25 ; γ b2 = 1,7 • γ b1 - hệ số điều kiện làm việc liên kết γ b1 = 1, n = 10 bu lông SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 49 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP ⇒ 4.2 V f A 77 ì 1ì 3,03 × 0,25 V 21,9 = = 2,19(kN) < [ N ] b = hb b1 bn = = 34,3(kN) n 10 γ b2 1,7 (thỏa) Tính tốn mặt bích t ≈ 1.1 b N bmax 20 × 105,31 = 1,1 = 1,6cm (b + b1 )f (20 + 30) × 21 t ≈ 1.1 b ∑ Ni (b + h1 )f ≈ 1.1 20 × 15,31 × (49 + 34,5 + 24,5 + 14,5) = 1,96cm 49 × (30 + 49) × 21 =>Chọn t = 2cm 4.3 • Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột với mặt bích Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi(kể sườn): ∑ lw = ì ( 30 1,2 1) + × (9 − 1) = 69,6(cm) Lực kéo cánh momen lực dọc: M N 194,7 × 100 26,7 − = − = 473,4(kN) h 40 Nk = • Vậy chiều cao đường hàn cần thiết: h f yc = Nk 473, = = 0,59(c m) ∑ l w (β f w ) γ c 69,6 × (0.7 × 18) × 0,9 =>Chọn hf = 6mm 40 Chiều dài đường hàn bụng: hf=6 V 21,9 = = 0,03(cm) ∑ l w (β f w )min γ c × (40 − 3,2 − 1) × (0.7 × 18) × 0,9 hf=6 Sườ nG 100 100 Vậy ta chọn 84 h w yc = 150 45 • 150 Bu lô ng 10 22 84 h f = 6mm caá p 8.8 cho bụng hf=6 =6 SVTH: Trần Văn Phúc -hfKC12 -1251160060Trang 50 45 Sườ nH 150 150 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Hình 5.7 – Bố trí bu lông đường hàn cho mối nối MỐI NỐI ĐỈNH XÀ (tại vị trí I400x300x16x12 –đoạn xà thứ 3) 5.1 Tính bu lơng liên kết: • Từ bảng tổ hợp nội lực chọn tổ hợp nội lực gây kéo bu lơng nhiều nhất, chọn tổ hợp U3 có moment lực dọc lực gây kéo lớn nhất: M max = 79,8(kN m), N tu = − 102,3(kN ),Vtu = 15,344(kN) Chọn bu lơng cường độ cao có cấp độ bền 8.8, 8d22 bố trí hình vẽ: 160 175 160 45 144 12 144 140 80 300 80 45 16 90 373 405 16 90 580 • Hình 5.6 – Bố trí bu lơng Phía cánh ngồi xà bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy sau: SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 51 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Bề dày: Bề rộng: t s = 1,2cm bs = 90cm Chiều cao: • h s = 1,5 × bs = 1,5 × = 13,5cm , Chọn hs = 15cm Ta có tâm quay mặt bích trọng tâm cánh nén tiết diện xà: N b max M.h1 N cos(8,53o ) V sin(8,53o ) = − + ∑ hi2 n n 79,8 × 49 × 100 102,3cos(8,53o ) 15,344sin(8,53o ) = − + 2(492 + 332 + 162 ) 8 = 39,8(kN) = > Đường kính bu lơng từ điều kiện chịu kéo ( điều 8.2.2-TCVN): N b max = 39,8(kN) ≤ [ N ] tb = f tbA bn = 40 × 3,03 = 121,2(kN) (thỏa) Kiểm tra chịu trượt bu lông: Nsin(α) − Vcos(α) ≤ [ N] b n Trong đó: α = 8,53o , N – lực dọc dầm V- Lực cắt dầm n- Số bu lông liên kết [ N] b - Khả bu lơng chịu • Xác định [ N] b (điều 8.3.2- TCVN): [ N] b = f hb γ b1A bn µ γ b2 Trong đó: SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 52 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP • fhb – Cường độ chịu kéo bu lông cường độ cao, theo điều 6.2.5 TCVN => f hb = 0,7 × fub = 0,7 × 110 = 77( kN / cm ) • µ , γ b2 - hệ số ma sát, độ tin cậy (Bảng 39), µ =0,25 ; γ b2 = 1,7 • γ b1 - hệ số điều kiện làm việc liên kết γ b1 = 0,9, n = bu lông Vcos(α ) − Nsin(α ) 15,344cos(8,53) − 102,3sin(8,53) = n f γ A µ 77 × 0,9 × 3,03 × 0,25 = 4,9 × 10−5 < [ N ] b = hb b1 bn = = 30,87(kN) γ b2 1,7 (thỏa) ⇒ 4.2 Tính tốn mặt bích t ≈ 1.1 b N bmax 20 × 39,8 = 1,1 = 0,96cm (b + b1 )f (20 + 30) × 21 t ≈ 1.1 Và ≈ 1.1 b ∑ Ni (b + h1 )f 20 × 39,8 × (49 + 33 + 16) = 1,07cm 49 × (30 + 49) × 21 =>Chọn t = 1,2cm 4.3 • Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột với mặt bích Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi(kể sn): lw = ì ( 30 1,2 − 1) + × (9 − 1) = 69,6(cm) Lực kéo cánh momen lực dọc: SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 53 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP M Vsin(α ) − N cos(α ) + h 79,8 × 100 15,344sin(8,53) − 102,3cos(8,53) = + = 150(kN) 40 Nk = • Vậy chiều cao đường hàn cần thiết: h f yc = Nk 150 = = 0,19(c m) ∑ l w (β f w ) γ c 69,6 × (0.7 ì 18) ì 0,9 =>Chn hf = 6mm Chiều dài đường hàn bụng: h w yc = V cos(α ) − N sin(α ) 15,344cos(8,53) − 102,3sin(8,53) = = 4,8 × 10 − (cm) ∑ l w (β f w ) γ c × (40 − 3,2 − 1) × (0.7 × 18) × 0,9 Vậy ta chọn h f = 6mm cho bụng 40 150 hf=6 99 45 150 Sườ nJ 99 175 Bu lô ng cấ p 8.8 18 hf=6 Sườ nK hf=6 45 hf=6 150 150 Hình 5.7- Bố trí bu lơng đường hàn cho mối nối SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 54 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Mục lục SVTH: Trần Văn Phúc - KC12 -1251160060Trang 55 ... đồ nội lực • Biểu đồ tổ hợp EU : Hình 4.8 : Biểu đồ bao moment(kN.m) Hình 4.9: Biểu đồ bao lực dọc(kN) SVTH: Trang 18 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Hình 4.10: Biểu đồ bao lực cắt(kN) SVTH: Trang 19 ĐỒ ÁN. .. SVTH: Trang 16 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Hình 4.3: Hoạt tải mái trái Hình 4.4: Hoạt tải mái phải Hình 4.5: Hoạt tải mái đầy Hình 4.6: Hoạt tải gió ngang trái SVTH: Trang 17 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Hình 4.7:... KẾ KHUNG NGANG SƠ ĐỒ KẾT CẤU KHUNG NGANG SVTH: Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I Cột có tiết diện thay đổi liên kết khớp với móng, liên kết cứng với xà