thiết kế khung ngang nhà công nghiệp nhẹ một tầng, hệ khung dầm, đồ án của trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, GVHD: ThS. Nguyễn Tấn HưngNội dung:chọn tiết diện khung, tính tải trọng tác dụng vào khung, tính nội lực khungthiết kế cột khung bằng thép tổ hợp,thiết kế xà ngang thay đổi tiết diện mọt lầnthiết kế các chi tiết cột khung, chi tiết nối dầm
NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 PHẦN 1: SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.Số liệu thiết kế Thiết kế khung ngang nhà cơng nghiệp tầng, nhịp có cầu trục Các số liệu thiết Nhịp khung: L = 21 m Bước khung: B = 8,0 m; toàn nhà dài 20B = 160m Sức trục: Q = 200KN; Số cầu trục làm việc xưởng chiếc, chế độ làm việc trung bình Cao trình đỉnh ray: H1 = m Vùng gió: IIA Dạng địa hình xây dựng cơng trình: B Chiều cao dầm cầu trục: hdct = 1/10B=0.8m; Chiều cao ray: hr = 0,15 m Nhịp cửa trời: Lct =4 m Chiều cao cửa trời: Hct = m Mái lợp tôn múi dày 0,47mm Vật liệu: Thép CCT34, hàn tự động, que hàn N42 (d = 3-5mm) tương đương Bê tơng móng cấp độ bền B20 Kết cấu bao che: Tường xây gạch cao 1,5 m phía dưới, thưng tơn phía Nhiệm vụ thiết kế 2.1 Thuyết minh tính tốn Thành lập sơ đồ kết cấu: Xác định kích thước khung ngang, lập mặt lưới cột, bố trí hệ giằng mái, hệ giằng cột Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang: tải trọng mái, tải trọng cầu trục, tải trọng gió Tính nội lực khung ngang Vẽ biểu đồ nội lực M, N, V cho trường hợp tải trọng Lập bảng thống kê nội lực, bảng tổ hợp nội lực cho tiết diện đặc trưng cột xà mái Thiết kế khung ngang gồm cột xà Tính chi tiết: Chân cột, Nối xà đỉnh Trang NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHUNG NGANG Sơ đồ kết cấu khung ngang Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I Cột có tiết diện khơng đổi liên kết ngàm với móng, liên kết cứng với xà xà ngang có độ dốc i = 15 % 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 biến đổi tiết diện cách đầu cột đoạn (0,35 - 0,4) chiều dài nửa xà Tiết diện lại lấy không đổi Cửa trời chạy dọc chiều dài nhà, mang tính chất thơng gió, sơ chọn chiều cao cửa trời 2m chiều rộng cửa trời 4m 1.1 Kích thước theo phương đứng Chiều cao cột dưới: Hd=H1-(hdct+hr) +hcm Trong đó: H1 =8m cao trình đỉnh ray Hdct=1/10B=0,8m chiều cao dầm cầu trục hr =0,15m chiều cao ray =1m chiều sâu chon chân cột Hd=8-(0,8+0,15)+1=8,05m Chiều cao cột trên: Htr=(hdct+hr)+K1+0,5 Trong đó: + K1 Là khoảng cách từ đỉnh ray đến điểm cao xe Giá trị tra catalo cầu trục phị thuộc vào sức trục Q=20T nhịp cầu trục S=19m) : K1=1330mm + 0,5 Là khoảng cách an toàn từ điểm cao xe đến xà ngang Htr=(hdct+hr)+K1+0,5= (0,8+0,15)+1,33+0,5=2,78m Chiều cao toàn cột : H=Hd+Htr=8,05+2,78=10,83m Trang NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 500 4000 - Tơn sóng dày 0.47 mm - L?p cách nhi?t th?y tinh - Xà g? Z d?p ngu?i a=1000 - Xà ngang thép i=15% i=15% 660 +9.830 500 2000 4200 600 +13.58 2780 +8.00 +7.05 7050 9830 Q=20T - Bê tông dá 1x2, M150 dày 100mm xoa nh?n c?t roan KT 6x6m - Ðá c?p ph?i B20 lèn ch?t dày 200mm - Ð?t t? nhiên d?n s?ch c? rác d?m k? 4000 4500 10500 2000 4500 10500 2000 4000 21000 B A M? T C? T NGANG NHÀ TL :1/150 C? T SU ? N TU ? NG - C2 XÀ G? Z30024 KHO? NG CÁCH 1000 i=15% 2160 660 i=15% +11.99 +9.830 2780 +8.00 500 7050 9830 +7.05 ±0.00 -1.000 1000 -1.000 1000 ±0.00 5500 5000 5000 5500 21000 A KHUNG Ð? U H? I TL :1/150 B Trang NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 1.2 Chọn sơ kích thước theo phương ngang: Nhịp nhà (lấy theo trục định vị mép cột )là : L=21m, Nhịp cầu trục 19m (theo catalo bảng 4.2 với cầu trục dầm kiểu ZLK tương ứng với sức trục 20T(200KN) khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép cột Zmin=180mm Trang NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 a Tiết diện cột - �1 � �1 � h � � �H � � � 10,83 (0, 72 �1, 08)mm 10 15 10 15 � � � � Chiều cao tiết diện : - Chọn h= 0,75m=75cm - Bề rộng tiết diện cột : - Chọn b= 300mm=30cm - b (0,3 �0,5)h 0,3 �0,5 750 (225 �375) mm Chiều dày bụng tw nên chọn khảng (1/70-1/100)h để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chon tw mỏng: tw> 6mm � �1 � �1 tw � � � h� � � 75 (0, 75 �1, 07)cm �70 100 � �70 100 � - Chọn tw=1,0cm - Chiều dày cánh tf chọn khoảng (1/28-1/35)b �1 � �1 � tf � � � b� � � 300 (8, �10, 7) mm �28 35 � �28 35 � - Chọn tf =1,2cm - Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ ray cầu trục đến mép cột: Z= 1/2( L-2h-S) Trong : L=21m nhịp nhà, h=0,75m chiều cao tiết diện cột, S=19m nhịp cầu trục Z= 1/2 (21-2.0,75-19)=0,25m > Zmin=0,18m thỏa mản điều kiện b Chọn tiết diện xà: - Chiều cao tiết diện nách khung : h1 > 1/40 L=21/40=0,525m - Chọn h1=0,70m=70cm - Bề rộng tiết diện nách khung b= ( 1/2 -1/5).h b>180mm, thường lấy bề rộng cánh dầm bề rộng cột �1 � �1 � b� � � h1 � � � 70 (14 �35)cm �2 � �2 � Chọn b=30cm Chiều cao tiết diện đoạn dầm không đổi h2= (1,5-2)b= (1,5-2).30=(45-56)cm Chọn h2=45cm - Chiều dày bụng tw nên chọn khảng (1/70-1/100)h để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chon tw mỏng: tw> 6mm Trang NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 � �1 � �1 tw � � � h� � � 70 (0, 70 �1, 00)cm �70 100 � �70 100 � - Chọn tw=1,0cm tf 1 b � tf 30 1cm 30 30 - Chiều dày cánh - Chọn tf 1, 2cm - Vị trí thay đổi tiết diện xà cách đầu cột đoạn (0,35-0,4) Chiều dài xà Ltd=(0,35-0,4)x10,5= (3,67-4,2)m - Chọn Ltd=4m - Tiết diện xà ngang hình vẽ: 300 150 12 150 300 150 10 (a) Tiết diện nách khung 12 12 426 450 10 676 700 12 150 (b) Tiết diện đoạn dầm không đổi c Tiết diện vai cột: Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung áp lực đứng cầu trục trọng lượng thân dầm cầu trục, trọng lượng ray, dầm hãm hoạt tải cầu trục) nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột) Sơ chọn tiết diện dầm vai sau: Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray dầm cầu trục ( L S ) / (21 19) / 1m Chiều dài vai (từ mép cột đến cạnh vai cột ) Lv hc 0,15 0,8 0,15 0,35m Khoảng cách từ trục ray cầu trục đến cạnh vai cột lấy 150mm + chọn chiều cao dầm điểm đặt Dmax: h=40mm chọn hdv=60cm + Bề rộng tiết diện vai cột bf=30cm Chiều dày bụng vai cột tw=0,8cm Chiều cao cánh vai cột tf=1,2cm Trang NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 d Tiết diện cửa trời: + chiều cao tiết diện cửa trời: hct= 20cm + Bề rộng tiết diện cột bc-ct=10cm + Chiều dày bụng tw=0,8cm + Chiều dày cánh ts=1cm 1.3 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 hãm 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 tồn cho việc dựng lắp, thi cơng Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái hệ giằng cột a Hệ giằng cột: Hệ giằng cột đảm bảo bất biến hình độ cứng tồn 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 cách nhanh chóng Hệ giằng cột bố trí theo lớp Hệ giằng cột bố trí từ mặt dầm hãm đến đỉnh cột, hệ giằng cột bố trí từ mặt đến mặt dầm vai Theo tiết diện cột, hệ giằng cột đặt vào bụng cột Do sức trục Q>10T, chọn tiết diện giằng làm từ thép tròn Ø25 Trên đỉnh cột bố trí chống dọc nhà Chọn tiết diện chống dọc theo độ mảnh λmax < 200 , chọn 2C20 b.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 có độ mảnh λmax < 200 giằng xiên làm từ thép tròn tiết diện Ø25, chống chọn 2C20 Theo cấu tạo tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch lên phía (để giữ ổn định cho xà chịu tải bình thường- cánh xà chịu nén) Trang NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 Khi khung chịu tải trọng gió, cánh xà chịu nén nên phải gia cường chống xiên (liên kết lên xà gồ) Tiết diện chống chọn L50x5, điểm lien kết xà gồ cách xà 600mm Ngồi bố trí chống dọc tiết diện 2C20 tạo điều kiện thuận lợi thi công lắp ghép B 8500 4000 21000 5000 8500 5000 5500 21000 5500 A 500 7500 8000 4x8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 4x8000 8000 7500 160000 11 11 12 13 14 15 19 20 21 500 7500 8000 4X8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 4X8000 8000 7500 500 9830 1000 4000 3050 2780 M?T B?NG K?T C? U TL :1/400 160000 10 11 12 13 14 15 19 20 21 H? GI?NG C? T TL :1/400 GI? NG MÁI ø25 GI? NG MÁI ø 25 GI? NG MÁI ø 25 GI? NG MÁI ø25 5000 5000 7500 8000 4X8000 56000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 4X8000 56000 40000 160000 10 11 12 13 14 15 8000 19 7500 20 500 21 H? GI?NG MÁI, TL :1/400 8000 8000 8000 8000 144000 10 8000 11 12 8000 13 8000 14 4X8000 15 8000 19 20 H? GI?NG C? A MÁI, TL :1/400 XG Z30024 XG Z30024 185 2M12x45 70 60 M12x45 240 300 50 300 65 80 10 80 65 h f =6 6x130 6x130 150 600 50 L50x5 60 60 200 5x100 50 L50x5 5x100 8000 60 60 4X8000 300 240 8000 60 500 5040 2520 2520 B 5500 21000 5500 A 150 300 600 CHI TI?T THANH CH? NG XÀ G? TL :1/100 Trang NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 Xác định tải trọng tác dụng lên khung 2.1 Tải trọng thường xun a Tải trọng lớp mái tính tốn theo cấu tạo mái + Trọng lượng mái tôn dày 0,47m gmt=4,2daN/m2 mặt mái g1 n.g mt 1,1.4, 4, 62daN / m mái + Trọng lượng xà gồ thép Z dập nguội, khoảng cách xà gồ 1m, B=8m gxg=11,1daN/m2 mặt mái g n.g xg 1,1.11,1 12, 21daN / m mái + Trọng lượng lớp cách nhiệt thủy tinh g cn=1,2daN/m2 mặt mái g3 n.g cn 1, 2.1, 1, 44daN / m2 mái + Trọng lượng hệ giằng nái hệ thống đường ống kỹ thuật lấy 2daN/m mặt nhà Quy mặt mái (Độ dốc mái i=15% � 8,5 � cos 0,989 g n.g kt cos 1, 2.2.0,989 2,37daN / m2 mái Tổng tải trọng thường xuyên phân bố mặt mái g m g1 g g3 g 4, 62 12, 21 1, 44 2,37 20, 64daN / m mái * Tải trọng quy phân bố xà mái g g m B 120, 64.8 165,1daN / m 1, 651kN / m Trọng lượng thân xà mái phần mềm SAP2000 Tính tốn trực tiếp trình giải nội lực b Trọng lượng thân dầm cầu trục Trọng lượng dầm cầu trục tính sơ theo cơng thức: Gdct n � dct �Ldct 1, 2.30.82 2340daN 23, 4kN Trong đó: ldcc B 8m - Nhịp cầu trục dcc 30 hệ số trọng lượng dầm cầu trục n = 1.2 hệ số độ tin cậy 2.2 Hoạt tải sửa chữa mái Trang NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 - Hệ số độ tin cậy hoạt tải sửa chữa mái n=1,3 - Hoạt tải tiêu chuẩn mái p tc=30daN/m2 mặt nhà Hoạt tải sửa chữa tính tốn : ptt=n.ptc=1,3.30=39 daN/m2 mặt nhà - Khi quy tải trọng phân bố xà giá trị tải trọng dược nhân với cos Vậy hoạt tải phân bố xà là: ptt=n.ptc.B cos =1,3.30.8.0,989=308,6 daN/m=3,086KN/m 2.3 Hoạt tải cầu trục a Do áp lực đứng bánh xe cầu trục Tải trọng áp lực thẳng đứng bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục xác định cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dầm xếp bánh xe hai cầu trục sát vào vị trí bất lợi Kiểu cầu trục ZLK, Sức trục Q= 20T, nhịp cầu trục S=19m tra bảng catalo cầu trục có có : + Bề rộng cầu trục : B=4230mm, + Khoảng cách bánh xe: K=3200mm + Trọng lượng xe Gxc=1,19T tc + Áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn bánh xe là: Pmax 127, 0kN tc + Áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ bánh xe là: Pmin 29,5kN - Áp lực lên vai cột : Dmax n.nc Pmax �yi Dmin n.nc Pmin �yi Trong đó: n =1,1 hệ số độ tin cậy nc= 0,85: Hệ số tổ hợp, có hai cầu trục làm việc nhẹ trung bình Trang 10 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 C phụ thuộc vào mx e M ' A 345,86.10 144, mX 4, 64 N Wx 310,77 3464,9 mx 4, 64 b ; Vậy c xác định theo công thức: C / (1 mx ) Trong hệ số xác định theo bảng 4.9 sách “Kết cấu thép cấu kiện bản” Với mx 4, 64 E 2100000 3.14 x 99.3 f 2100 Và có ; 0, 65 0, 005.mx 0, 65 0,005 x 4,64 0.673 y 81,8 c 3.14 C / (1 mx ) 1/ (1 0, 673 x 4, 62) 0.243 y 81,8 � y 0.721 Với Điều kiện ổn định mặt phẳng khung: N 310, 77.102 1226,7 daN / cm c f 2100daN / cm c y A 0.243x 0.721x144, b.Với cặp nội lực M = -130,578kNm; N= -401,523 kN; V= -46,268 kN Moment tính tốn tiết diện A (chân cột) có trị số: M A 130,578KNm tải trọng 4, 5, Vậy moment tương ứng đầu (tiết diện B) tải trọng là: M B 142, 778kNm 2 M M B M A M B 142, 778 x( 130,578 142, 778) 39, 46kNm 3 MB �M A � 71,39 KNm � � 65, 29 KNm; �2 � Mà mô men dung để tính tốn là: � MA MB M� max � M; ; � � � 71,39 KNm � C phụ thuộc vào mx e M ' A 71,39.102 144, 0, 74 N Wx 401,523 3464,9 mx 0, 74 b mX ; Vậy c xác định theo công thức: C / (1 mx ) Trong hệ số xác định theo bảng 4.9 sách “Kết cấu thép cấu kiện bản” Với mx 0, 74 E 2100000 3.14 x 99.3 f 2100 Và có ; 0,65 0,005.mx 0,65 0, 005x 0, 74 0.654 y 81,8 c 3.14 C / (1 mx ) 1/ (1 0, 654 x0, 74) 0.674 Trang 33 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 81,8 � 0.721 y Với y Điều kiện ổn định mặt phẳng khung: N 401,523.102 572daN / cm2 c f 2100daN / cm c y A 0.673x0.721x144, 5.1.6 Kiểm tra ổn định cục cánh cột: Với cánh kiểm tra theo công thức: b0 � b � ��0 � tf � tf � � b0 � � � tf � � lấy theo bảng 4.4 sách KCT cấu kiện � b0 � � � 0.36 0.1 tf � � E f ; x 1, 60 � b0 � 2100000 16, 44 � � (0.36 0.1x1, 60) x tf � 2100 � � b0 b f tw 30 1, b � 12, 08 �0 � 16, 44 tf 2t f x1, tf � � Tiết diện cột chọn có 5.1.7 kiểm tra ổn định cục bụng: Với bụng kiểm tra theo công thức: đảm bảo ổn định cục hw � h � ��w � tw �tw � N N 1226, 7daN / cm 1168, 0daN / cm c y A e A Ta thấy cặp có : Do Nên cần phải tính hệ số ứng suất tiếp trung bình Với cặp có: M = -406,429kNm; N= -310,770 kN; V= -72,774 kN N M y1 A Ix y1=hw/2=72,6/2=36,3cm N M 310, 770.10 406, 429.10 y1 36,3 1350, 4daN / cm2 A Ix 144, 129932, N M 310, 77.102 406, 429.104 y1 36,3 920,5daN / cm2 A Ix 144, 129932, V 72, 744.102 100, 2daN / cm2 tw hw 1, 0.72, 1350, (920,5) 1, 68 1350, 100, 1, 4.(2 1) 1, 4.(2.1, 68 1) 0, 245 1350, Trang 34 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 � h � (2. 1).E (2.1, 68 1).2,1.106 � �w � 4,35 4,35 183, 2 2 t (2 ) 1350, 4(2 1, 68 1,68 4.0, 245 ) �w � 3,8 � h � E 120, � �w � 120, f �tw � Tiết diện chọn có � hw 72, h � 72,6 ��w � 120, tw 1,0 �t w � đảm bảo ổn định cục hw E 72, 2.3 72.73 t f Đồng thời w đặt sườn ngang Vậy tiết diện chọn hình thỏa mãn ổn định cục 5.1.8 Tính đường hàn liên kết cánh bụng cột Liên kết cánh bụng chịu tổ hợp lực cắt V =-72,744kN Chiều cao đường hàn cánh- bụng Vv S f hf � 2.( f w ) I x c Trong : Vv= 72,744 kN) Sf : Mô men tỉnh cánh cột trục x-x S f 1, 2.30.(75 1, 2) / 1328, 4cm3 ( f w ) 0, 7.1800 1260daN / cm cường độ tính tồn đường hàn với que hàn N42 72, 744.10 1328, hf � 0, 03cm 2.1260.129932, 7.1 Liên kết cánh bụng cột lấy theo cấu tạo: đường hàn dài suốt chiều dài cột lấy h f 6mm 5.Kiểm tra tiết diện xà: 5.1 Kiểm tra tiết diện nách khung 5.1.1 Thông số chung - Nội lực tính tốn: M = -213,179 kN.m; N = -44,164 kN; V = - 56,117daN - Vật liệu: Thép CCT34: f = 2100 daN/cm2; E = 2,1.106 daN/cm2 Trang 35 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 300 150 676 700 12 150 12 10 Hình 5.1 Tiết diện xà nách khung - Kích thước hình học tiết diện: Bảng 5.1 Kích thước hình học tiết diện C.cao TD h (mm) 700 Cánh Bản bụng bf (mm) tf (mm) hw (mm) 300 12 676 Cánh tw (mm) bf (mm) tf (mm) 10 300 12 A= 2.1,2.30+67, 6.1, 139, 6cm 1, �67, 63 30 �1, 23 �[ 34, �1, �30] 12 12 Ix = = 110953,5 [cm4] �1,2 �303 67, �1, 03 12 12 Iy = = 5405,6 Ix 110953,5 28,12cm A 139, ix Iy iy A 5405, 6, 22cm 139, Wx I x x110953,5 3170,1cm3 h 70 WY IY x5405, 360, 4cm3 b 30 Sx [cm4] 67, 67, 67, 1, ( ).1, 2.30 1809, 6cm3 2 S xf ( 67, 1, ).1, 2.30 1238, 4cm3 2 Chiều dài tính tốn xà: Trong mặt phẳng khung: lx = 20,25m Ngồi mặt phẳng khung: ly khoảng cách hai xà gồ; ly = 1,010 m Trang 36 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 Độ lệch tâm tương đối m M A 213, 779.10 139, 21,32 20 N Wx 44,164 3170,1 5.1.2 Kiểm tra điều kiện cường độ: + Điều kiện bền chịu uốn nén: N M �f c A Wx 44,164.102 213,179.10 672,8daN / cm �f c 2100daN / cm 139, 3170,1 (thỏa mản) + Điều kiện bền chịu cắt max V S x 56,117.102.1809, 91,5daN / cm �f v c 1200daN / cm I x t w 110953,5.1 (thỏa mản) + Điều kiện bền chịu nén uốn cắt: 1 1 N M hw 44,164.10 213,179.10 67, 692, 4daN / cm2 A Wx h 139, 3170,1 68,8 V S f x 56,117.102.1238, 62, 6daN / cm I x t w 110953,5.1 td 12 3. 12 692, 42 3.62, 62 700,8daN / cm2 1,15 f c 2415daN / cm2 5.1.3 Kiểm tra ổn định tổng thể xà: Ta có m 21,32 >20 Xét tỷ số giới hạn kích thước cánh tiết diện l0 101, 3,37 b 30 b b b � E l0 � � � 0, 41 0, 0032 f (0, 73 0, 016 f ) f � �b � � tf t f hkf � f �� � l0 � � 30 30 30 � 2100000 � 0, 41 0, 0032 (0, 73 0, 016 ) 20, 05 �b � � 1, 1, 68,8 � �� � � 2100 l0 � � l0 101, 3,37 � � 20, 05 30 Ta có b < �b � Ổn đỉnh tổng thể xà bảo đảm 5.1.4 Kiểm tra ổn định cục cánh bụng xà: - cánh b0 f tf �0,5 Ta có : E f b0 f bf t f 30 14,5 Trang 37 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 b0 f tf 14,5 E 2,1.106 12, 08 0,5 0,5 15,81 1, f 2100 thỏa mãn - Bản bụng xà: hw h E 67, 2,1.106 �3, � w 67,6 �3, 101, tw f tw 2100 thỏa mãn 5.2.Kiểm tra tiết diện nhỏ (đoạn tiết diện dầm không đổi) 5.2.1 Thơng số chung - Nội lực tính tốn: M = -98,02 kN.m; N = -21,202 kN; V = -8,295 daN - Vật liệu: Thép CCT34: f = 2100 daN/cm2; E = 2,1.106 daN/cm2 300 150 12 10 426 450 12 150 Hình 5.2 Tiết diện xà nách khung - Kích thước hình học tiết diện: Bảng 5.2 Kích thước hình học tiết diện C.cao TD h (mm) 450 Cánh Bản bụng bf (mm) tf (mm) hw (mm) 300 12 426 Cánh tw (mm) bf (mm) tf (mm) 10 300 12 A= 2.1,2.30+42, 6.1,0 114, 6cm 1, �42, 63 30 �1, 23 �[ 21,92 �1, �30] 12 12 Ix = = 40983 [cm4] �1,2 �303 42, �1, 03 12 12 Iy = = 5403,5 ix [cm4] Ix 40983 18,91cm A 114, Trang 38 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 Iy iy A 5403,5 6,87cm 114, Wx I x x 40983 1821,5cm3 h 45 WY IY x5403,5 360, 2cm3 b 30 Sx 42, 42, 42, 1, ( ).1, 2.30 1015, 2cm3 2 S xf ( 42, 1, ).1, 2.30 788, 4cm3 2 - Chiều dài tính tốn xà: Trong mặt phẳng khung: lx = 19,25m Ngoài mặt phẳng khung: ly khoảng cách hai xà gồ; ly = 1.010 m Độ lệch tâm tương đối m M A 98, 20.10 114, 29,1 20 N Wx 21, 202 1821,5 5.2.2 Kiểm tra điều kiện cường độ: + Điều kiện bền chịu uốn nén: N M �f c A Wx 21, 202.102 98, 02.10 556, 6daN / cm2 �f c 2100daN / cm 114, 1821,5 (thỏa mản) + Điều kiện bền chịu cắt max V S x 8, 295.102.1015, 20,5daN / cm �f v c 1200daN / cm I x tw 40983.1 (thỏa mản) + Điều kiện bền chịu nén uốn cắt: 1 1 N M hw 21, 202.102 98,02.104 42, 527,9daN / cm A Wx h 114, 1821,5 45, V S f x 8, 295.102.788, 16, 0daN / cm I x tw 40983.1 td 12 3. 12 527,92 3.16, 02 528, 6daN / cm2 1,15 f c 2415daN / cm2 5.2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể xà: Ta có m 29,1 >20 Xét tỷ số giới hạn kích thước cánh tiết diện Trang 39 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 l0 101, 3,37 b 30 bf bf b f � E l0 � � � 0, 41 0, 0032 (0, 73 0, 016 ) � �b � � tf t f hkf � f �� � l0 � � 30 30 30 � 2100000 � 0, 41 0, 0032 (0, 73 0, 016 ) 22, 64 �b � � 1, 1, 43,8 � �� � � 2100 l0 � � l0 101, 3,37 � � 22, 64 30 Ta có b < �b � Ổn đỉnh tổng thể xà bảo đảm 5.2.4 Kiểm tra ổn định cục cánh bụng xà: - cánh b0 f tf �0,5 Ta có : b0 f tf E f b0 f bf t f 30 1, 14, 14, E 2,1.106 12 0,5 0,5 15,81 1, f 2100 thỏa mãn - Bản bụng xà: hw hw 42, E 2,1.106 �3, � 42,6 �3, 101, tw f tw 2100 thỏa mãn Tính chi tiết 6.1 Chi tiết chân cột Nội lực tính tốn chân cột, lấy tiết diện chân cột ( Tiết diện A) Đặc điểm thành phần nội lực M (kNm) N (kN) V (kN) THCB2 406,429 -310,770 72,774 Mmax, Ntư, Vtư a)Xác định kích thước đế - Chọn bê rộng đế B=b+10cm=30+10=40cm - Chiều dài đế xác định theo công thức: � N N L � �2.B. R 2.B. Rb ,loc b ,loc � � 6M � � B. R b ,loc � Đối với bê tơng có cấp độ bền B20; ; Rb 11.5MPa 115daN / cm ; Rbt 0.9MPa 9, 0daN / cm Giả thiết hệ số tăng cường độ nén cục mặt bê tong móng b Am 1.5 Abd tạm lấy b 1, � Rb ,loc b RB 1.1, 2.115 138daN / cm Diện tích đế nhánh xác định theo công thức: Trang 40 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 Abd N b Rb hệ số đặc điểm phân bố tải trọng; phân bố không 0, 75 �310, 770.102 � 6.406, 429.104 310, 770.102 L� � 80, 6cm � 2.40.0, 75.138 �2.40.0, 75.138 � 40.0, 75.138 Chọn L=105cm - ứng suất đế : max N 6.M 310, 770.10 6.406, 429.104 62, daNcm 2 B.L B.L 40.105 40.105 N 6.M 310, 770.102 6.406, 429.104 47,9cm B.L B.L2 40.105 40.1052 max Khoảng cách y1 từ mép đế (điểm có max ) đến điểm ứng suất y1 105 62, 59,5cm 62, 47,9 Chọn chiều dày dầm dế tdd =12mm, chiều dày sườn ts=10mm, Để tính chiều dầy đế, tính ứng suất lớn biên ô ứng suất mép cột: c 62, 44,5 46,9daN / cm2 59,5 Tính mơ men uốn : b2 19,5 0,80 a 24,5 Ơ 1( kê cạnh )có b 0.097; d a2 24,5cm Tỷ số nội suy M O1 b d 0, 097 �46,9 �24,52 2730, daNcm Ô có kê cạnh kề : a2 19,5 13,8 23,9cm ; 2 b2 13,8 19,5 19, 4cm 23,9 b2 19, 0,82 0, a2 23,8 nội suy b 0.099; d a2 23,8cm M O b c d 0,099 �62, �23,82 3516,1daNcm Chọn moment lớn để tính tbd M max M O 3516,1daNcm Chiều dày đế tính theo cơng thức: tbdnhm 6.M max �3516,1 3, 2cm f c 2100 �1 Chọn tbd 4cm b)Tính kích thước dầm đế nhm Trang 41 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 - Dầm đế hàn vào cánh cột chiều dày cánh 12mm chọn chiều cao đường hàn hf=8mm chiều cao dầm đế theo điều kiện truyền lực: Ndđ=N/2+M/hc Với hc=75-1,2=73,8cm khoảng cách trọng tâm cánh cột Ndđ=310,770.102/2+406,429.104/73,8=51381,0170610,2daN N dd 70610, hdd � 1 36, 02cm 2( f w )min hs 2.1260.0,8 Chọn hdd=40cm Chọn dầm đế có tiết diện 40 �12mm - Kiểm tra dầm đế uốn cắt Tải trọng uốn lấy gần phân bó có gí trị bằng: qdd 62, 7.(15 24,5 / 2) 1708,6 daN Nhịp tính tốn dầm đế: ldd (40 30) / 5cm qd ldd2 1708, �52 M dd 21357, 2daNcm 2 Vdd qd ldd 1708, �5 8543daN 1, �402 320cm3 f v 1200daN / cm2 M 21357, dd 66, 7daN / cm c f 1�2100 2100daN / cm Wdd 320 V 8543 dd 213, 6daN / cm c f v �1200 1200daN / cm hdd tdd 40 �1 Wdd c.Tính sườn ngăn - Sườn ngăn làm việc consol ngàm bụng cột, nhịp dầm 19,5cm, chịu lực tác dụng ứng suất nén đế Gần coi tải trọng phân bố ô, chiều dài đoạn phân bố ứng suất nén điểm cách mép đế đoạn 15+24,5/2=27,25cm cách tâm biểu đồ ứng suất đoạn 59,5-27,25=32,25 s 62, ứng suất tính tải trọng tác dụng lên sườn ngăn: 32, 25 34, 0daN / cm2 59, qsn 34, 0.24,5 833daN / cm2 qsn lsn2 833 �19,52 158374,1daNcm 2 Vsn qsn lsn 833 �19,5 16243,5daN M sn Tính chiều cao sườn ngăn: hsn � 6.M 6.1578374,1 21,3cm t sn f c 1.2100.1 Chọn hsn=30cm Kiểm tra đường hàn liên kết sườn ngăn vào bụng cột chọn chiều cao đường hàn hf=8mm, lw=30-1=29cm Trang 42 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 ( 6.M V 6.158374,1 16243,5 )2 ( )2 ( ) ( ) 1126daN / cm2 2 2. f h f lw 2. f h f lw 2.0,7.0,8.29 2.0,7.0,8.29 1126daN / cm2 f w 1800.daN / cm2 Vậy dường hàn bảo đảm chịu lực d, Tính bu lơng neo Bu lơng neo tính với tổ hợp nội lực gây kéo lớn đế với móng Nghĩa gây lực kéo lớn nhánh cột Như vậy, N phải nhỏ M phải lớn (ở tiết diện chân cột A-A) Nội lực dùng để tính bu lơng neo nhánh mái tổ hợp từ cặp (1,11): M t nb 47, 45 �0.9 M GT 430, 46 391, 64kNm nt 1.1 N n 59,19 �0.9 N t b N GT 64, 29 15,86kN nt 1.1 M Bu lông chịu lực nhổ Nt=15,86 Kn, mô men tương ứng M=391,64KN.m ứng suất đế : - ứng suất đế + ứng suất gây nén đế max N 6.M 15,86.102 6.391, 64.104 52,91daN / cm B.L B.L2 40.105 40.1052 + ứng suất gây kéo đế max N 6.M 15,86.102 6.391, 64.104 53, 66daN / cm 2 B.L B.L 40.105 40.105 Khoảng cách y2 từ mép đế (điểm có max ) đến điểm ứng suất y2 105 52,91 52,13cm 52,91 53, 66 Khoảng cách từ điểm đặt lực dọc đến trọng tâm biểu đồ ứng suất nén: a L y2 105 52,13 35,15cm 3 Bố trí bu lơng neo trọng hàng bu long cách mép đế 15cm, khoảng cách từ trọng tâm hàng bu long neo đến trọng tâm biểu đồ ứng suất nén y 105 / 35,15 15 72, 65cm Lực kéo cho bu lông: M N a 391, 64.104 15,86.102.35,15 54675,1daN bl y 72, 65 Dùng bu lơng có cấp độ bền 8.8 fba b ftb 1�0.65 �4000 2600daN / cm �N Trong đó: fba Cường độ chịu kéo bu lông neo - Hệ số điều kiện làm việc cột b 0.65 - Hệ số điều kiện làm việc bu lông neo Trang 43 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 f tb 4000daN / cm - Cường độ tính tốn chịu kéo bu lông Tra bảng I.10 phụ lục I sách KCT cầu kiện Diện tích tiết diện cần thiết bu lông neo là: yc Aneo �N bl n f ba 54675,1 5, 25cm x 2600 Chọn bu lông d 36mm có tiết diện thu hẹp Ath.neo 8,16cm Tra theo bảng B4 phụ lục TCVN 5575-2012 f Kiểm tra đế chịu uốn lực kéo bu long neo chon M bdneo �N bl l 54675,1 7,5 205031, 6cm2 Bản đế phải bảo đảm điều kiện bền sau: M bdneo 6.M bdneo 6.205031, 1922daN / cm2 c f 2100daN / cm 2 Wbd B.t bd 40.4 Thỏa mãn f Tính đường hàn liên kết cột vào đế chịu mô men, lực dọc lực cắt chiều cao nhỏ đường hàn 9mm (hàn tay) chiều dày lớn đế 40mm chiều cao lớn đường hàn theo chu vi cánh cột với đế là: 1,2tmin=1,2.12=14,4mm Chiều cao lớn đường hàn bụng với đế: 1,2tmin=1,2.10=12mm Chọn chiều cao đường hàn 10mm kích thước đường hàn ghi tren hình vẽ Aw=2.0,7.1.(29+27)+2.0,7.1.69=175cm2 Iw=2.0,7.(27.1.35,52+29.1.382+1.693/12=144589,9cm4 Ww I W 144589,9.2 3755, 6cm3 hc 2.1 77 Cặp nội lực tính tốn (M = 406,429kNm; N= -310,77 kN; V= 72,774 kN) M N V 406, 429.104 310, 77.10 2 72, 774.10 2 ( ) ( ) ( ) ( ) 1260,5daN / cm2 Ww A w Aw 3755,6 175 175 1260, 5daN / cm2 1800daN / cm2 Trang 44 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 Cấu tạo chân cột hình vẽ: 750 722 30 30 40 40 hf =8 hf =8 hf =8 hf =8 hf =8 hf =8 8M36x1625 h f =8 400 14 260 100 14 hf =10 hf =8 hf =10 BT MÓNG B20 75 75 150 600 750 75 75 75 75 150 75 75 CHI TI?T A,TL :1/10 75 75 600 38 75 38 38 38 40 75 hf =8 150 245 10x180 270 400 8x120 8x120 hf =8 65 10x180 8x180 10x210 hf =8 hf =6 h =8 f 138 12 10x240 8x180 195 10 10x210 195 10x220 hf =8 8x180 10x220 10x210 hf =6 8x180 65 50 8x180 8x180 10x210 8x180 10x180 10x180 8x120 8x180 10x180 10x180 8x120 65 400 130 10 130 65 50 h =8 f hf =8 10 240 10 750 245 12 138 150 75 75 75 600 1050 75 75 75 1050 4-4 ,TL :1/10 B?N Ð?, TL: 1/10 6.2 Chi tiết liên kết nối xà đỉnh Nội lực tính tốn đỉnh xà tiết diện 4-4: M=84,054kN.m; N=-24,367kN; Q=3,656kN; a Chọn kiểm tra bu lông Chọn bu long đường kính 20 loại 8.8 bố trí hình vẽ có: Diện tích thực bu long Abn=2,45cm2, diện tích ngun bu lơng Abl=3,14cm2; Cường độ tính tốn chịu kéo bu lơng la ftb=4000 dan/cm2; cường độ chịu cắt tính tốn bu lơng fvb=3200 daN/cm2 - Kiểm tra bu lông chịu kéo: Thiên an tồn xem bu lơng xoay quanh hàng bu long phía tiết diện xà chịu lực Trang 45 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 kéo mô men gây ra, bỏ qua ảnh hưởng lực dọc gây nén Lực kéo lớn hàng bu lơng ngồi cùng: h1=44,5cm; h2=31,5cm;) N b max M h1 84, 054.104.44,5 6292daN 2.�hi2 2.(31,52 44, 52 ) N tb Abn ftb 2, 45.4000 9800daN N 6292daN N tb Abn ftb 9800daN Điều kiện : b max thỏa mản Khả chịu kéo bulong: - Kiểm tra bu lông chịu cắt: Lực cắt tác dụng lên bu lông: N vb 3, 656.102 45, daN N vb 2, 45.0,9.3200 9043daN Khả chịu cắt bu lông: Diều kiện: N vb 9043daN N vb 45, 7daN Bu long đủ khả chiu cắt: b Tính bích: - Chiều dày bích: Lực kéo bu lơng hàng tiếp theo: N2 N1 y2 6292.31, 4453,9daN y1 44, tbb 1,1 b0 �Ni 2.(bbb b0 ) f 1,1 16.2.(6292 4453,9) 1, 46cm 2.(30 16).2100 Với b0=16cm khoảng cách hai hàng bu long Chọn tbb=16cm c Tính liên kết đường hàn mặt bích với xà chiều cao nhỏ đường hàn 6mm (hàn tay) chiều dày lớn bích 20mm chiều cao lớn đường hàn theo chu vi cánh xà với bích là: 1,2tmin=1,2.12=14,4mm: chọn 6mm Chiều cao lớn đường hàn bụng với bích: 1,2tmin=1,2.10=12mm chọn 6mm Chọn chiều cao đường hàn 6mm tính gần thông số đường hàn Trang 46 NGUYỄN NGỌC CHÁNH- LỚP 37X1H2 Aw=2.0,7.0,6.(29+27)+2.0,7.0,6.40=80,64cm2 Iw=2.0,7.(29.0,6.232+27.0,6.202+0,6.403/12=26438,4cm4 Ww I W 26438, 4.2 1132,3cm3 hd 2.0, 46, Cặp nội lực tính tốn M=84,054kN.m; N=-24,367kN; Q=3,656kN; ( M N V 84, 054.104 24,367.10 2 3, 656.10 2 ) ( ) ( ) ( ) 772,5daN / cm2 Ww A w Aw 1132,3 80,64 80,64 772,5daN / cm2 1800daN / cm2 Đường hàn đủ chịu lực: Trang 47 ... KHUNG NGANG Sơ đồ kết cấu khung ngang Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I Cột có tiết diện khơng đổi liên kết ngàm với móng, liên kết cứng với xà xà ngang có độ dốc i = 15 % Do tính... ngang (Lực hãm ngang): Khi xe hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động, bánh xe cầu trục xuất lực ngang tiêu chuẩn T c , lực di động lực thẳng đứng P gây lực ngang... 0,47m gmt=4,2daN/m2 mặt mái g1 n.g mt 1,1.4, 4, 62daN / m mái + Trọng lượng xà gồ thép Z dập nguội, khoảng cách xà gồ 1m, B=8m gxg=11,1daN/m2 mặt mái g n.g xg 1,1.11,1 12, 21daN / m mái