Thuyết minh đồ án kết cấu thép II Nhà công nghiệp

Đồ án môn học kết cấu thép II, phù hợp cho các bạn sinh viên đang học tại các trường kỹ thuật xây dựng tham khảo. Trong file đính kèm có đầy đủ thuyết minh, bảng tính nội lực, bản vẽ, file nội lực...Chúc các bạn thành công với tài liệu tham khảo này.

Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà TÍNH TOÁN KHUNG THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG  I XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG: Số Liệu Về Khung Ngang: Nhịp khung L = 21m (trục đđịnh vò trùng với tim cột) đ Bước khung B = m Chiều cao đỉnh ray Hl = m Chiều dài nhà ∑B = 72m Mái lợp panel BTCT Dầm, cột, thép chữ I, L tổ hợp Nhà xây dựng khu vực có dạng đòa hình A, vùng áp lực gió II (theo đồ phân vùng áp lực gió lãnh thổ VN viện khí tượng thủy văn công bố) => giá trò áp lực gió Wo = 0,83kN / m Nhà có cần trục chế độ làm việc trung bình, sức trục Q = 125 Kn = 12,5 T Kích Thước Theo Chiều Đứng: Chiều cao cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang H = Hl + H2 + H3 = + 1,3 + = 7,3 m Trong đó: H3: phần cột chôn nền, coi mặt móng cốt + 0,000 (H3 = 0) H2: chiều cao từ mặt ray cần trục đến đáy xà ngang H2 = Hk + Bf = 1,09 + 0,2 = 1,29 m Bf = 0,2 m – khe hở an toàn cần trục xà ngang Hk = 1,09 m – chiều cao gabarit cầu trục (tra catalo cần trục) Chọn H2 = 1,3m Chiều cao đỉnh cửa trời,lấy Hct = 1,2 m Chiều cao phần cột là: Ht = H2 + Hdct + Hr = 1,3 + 0,75 + 0,2 = 2,25 m Chọn Ht = 2,3 m Trong đđó: Hr = 0,2 m chọn sơ 1 1 H dct = (  ) B = (  ) * 7,2 = 0,72  0,9m  Choïn Hdct = 0,75 m 10 10 Chiều cao phần cột là: Hcd = H - Ht = 7,3 – 2,3 = 5,0m Choïn Hcd = 5,0m Kích Thước Theo Chiều Ngang : Khoảng cách từ mép cột biên đến trục đònh vò: Trang - - Đồ án: Kết Cấu Thép 0  a = 250mm 500mm  GVHD: TS Vuõ Thò Bích Ngà Q  30T 30T  Q  75T Q  75T Với Q = 12,5 T nên lấy a = mm Khoảng cách từ trục đònh vò đến trục ray:  = 750 mm nhà có cầu trục Q  75 T Nhòp cầu trục khoảng cách hai tim ray: Lct = L − 2 = 21 − * 0,75 = 19,5(m) Tra bảng cataloge cầu trục ứng với sức trục Q = 12,5 T ta thấy có nhòp Lct =19,5 m Nên chọn  = 750 mm phù hợp Mặt khác để cầu trục di chuyển không chạm vào cột phải đảm bảo điều kiện :   D + B1 + ( ht − a ) Trong đó: D = 60  75 (mm), khoảng cách an toàn cầu trục mặt cột Ta chọn D = 70 mm để tính toán B1 phần đầu cầu trục bên ray Tra bảng cataloge cầu trục với sức trục Q = 12,5 T ta coù : B1 = 300 (mm) Chiều rộng tiết diện phần cột trên: Coi trục đònh vò trùng với mép cột (a = 0) Khoảng cách từ trục đònh vò đến trục cần trục: L1 = L − LK 21 − 19,5 = = 0,75m 2 Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: 1 1 h = ( − ) H = ( − )7,3 = (0,365 − 0,486)m 15 20 15 20 Vậy chọn h = 0,4m Kiểm tra khe hở cần trục coät khung Z = L1 − h = 0,75 − 0,4 = 0,35 m  Z = 0,18 m Chiều rộng cửa trời chọn Lct = m Trang - - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà i =15% i =15% Hình 1: Các kích thước khung ngang II Tải trọng tác dụng lên khung ngang Sơ đồ tính khung ngang Do sức trục không lớn nên chọn tiết diện cột không thay đổi, với độ cứng I Vì nhòp khung 21m nên chọn phương án có xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vò trí thay đổi tiết diện cách xà 3,5m Với đoạn xà dài 3,5m, độ cứng đầu cuối xà I I2 tương ứng (giả thiết độ cứng xà cộ t vò trí liên kết xà cột nhau) Với đoạn xà dài 7m, độ cứng đầu cuối xà giả thiết I (tiết diện không đổi) Già thiết sơ tỷ số độ cứng I 1/I2= 2,818 ( tức tiết diện xà cột khai báo phần mềm SAP2000 tiết diện tính toán) Do nhà có cần trục nên chọn kiểu liên kết cột khung móng ngàm mặt móng (cốt +0,000) Liên kết cột với xà ngang liên kết đỉnh xà ngang cứng Trục cột khung lấy trùng với trục đònh vò để đơn giản hóa tính toán thiên an toàn Sơ đồ tính khung hình 2.1 Tải trọng tác dụng lên khung ngang 2.1 Tải trọng thường xuyên Độ dốc mái I = 15% –› α = 8’31’ (sinα = 0,148 ; cosα = 0,989) Tải trọng thường xuyên ( tónh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm Tôn + lớp cách nhiệt + xà gồ = 0,15 kN/m2 Trọng lượng thân tôn xà gồ cửa trời lấy 0,15 kN/m 2.Quy thành tải tập trung đỉnh cột cửa trời: P’ = 1,1.0,15.6.1 = 0.99 kN Trọng lượng thân dầm khung lấy gần = 0,1 kN/m Tổng tónh tải phân bố lên xà ngang 1,1  0,15  = 1kN / m 0,989 Trọng lượng thân tole tường xà gồ tường lấy tương tự với mái 150 daN/m2 Quy thành tải tập trung đỉnh cột: 1,1  0,15   7,3 = 7,227 kN Trọng lượng thân dầm cần trục chọn sơ 1kN/m Quy thành tải tập trung mô men lệch tâm đặt cao trình cột vai: 1,05   = 6.3kN 6,3  ( L1 − 0,5h) = 6,3  0,55 = 3,47 kN Trang - - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Hình 2: Sơ đồ tính khung với tónh tải 2.2 Hoạt tải mái Theo TCVN 2737 – 1995 tải trọng tạm thời tiêu chuẩn mái : ptc = 0,3 kN/m2 mặt với hệ số vượt tải np = 1,3 Tải trọng tạm thời tính toán mái phân bố lên khung ngang là: 0,3  1,3  = 2,37kN.m 0,989 Hình 3: Sơ đồ tính khung với hoạt tải Hình 4: Sơ đồ tính khung với hoạt tải Trang - - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà 2.3 Tải trọng gió Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần gió tác dụng vào cột gió tác dụng lên mái (cửa trời) Theo TCVN 2737-1995, công trình thuộc phân vùng gió IV-A, áp lực gió tiêu chuẩn Wo = 0,83kN / m , hệ số vượt tảûøi 1.2 Căn vào hình dạng mặt nhà góc dốc mái, hệ số khí động xác đònh theo sơ đồ hình Nội suy ta có: Hình 5: Sơ đồ xác đònh hệ số khí động - Tải trọng gió tác dụng lên cột + Phía đón gioù: 1,2  0,83  1,0  0.8  = 4,78 kN / m + Phía khuất gió: 1,2  0,83  1,0  0,5  = 2,99 kN / m - Tải trọng gió tác dụng mái: + Phía đón gió: 1,2  0,83  1,0  0,36  = 2,15kN / m + Phía khuất gió: 1,2  0,83  1,0  0,5  = 2,99 kN / m - Tải trọng gió tác dụng cửa trời: + Phía đón gió: 1,2  0,83  1,0  0,7  = 4,12 kN / m 1,2  0,83  1,0  0.8  = 4,78 kN / m + Phía khuất gioù: 1,2  0,83  1,0  0.6  = 3,69 kN / m 1,2  0,83  1,0  0.6  = 3,69 kN / m Trang - - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Hình 6: Gió từ trái sang Hình 7: Gió từ phải sang 2.4.Hoạt tải cần trục: Theo catalo cần trục, thông số cần trục sức nâng 12,5 T sau: Tải trọng cần trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng lự c hãm ngang xác đònh sau: a) p lực đứng cần trục Tải trọng thẳng đứng bánh xe cần trục tác dụng lên cột thông qua dầm cần trục xác đònh cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dầm xếp bánh xe hai cần trục sát vào vò trí bất lợi nhất, xác đònh tung độ yi đường ảnh hưởng, từ xác đònh áp lực thẳng đứng lớn nhỏ bánh xe cần trục lên cột Dmax = nc  p  Pmax  i = 0,85  1,1  84,3  2,717 = 214 ,15(kN ); Dmin = nc  p  Pmin  i = 0,85  1,1  16.1  2,717 = 54,9(kN ); Ôû treân: y i = 0.358 + 0.842 + + 0.517 = 2.717 Các lực Dmax Dmin thông qua ray dầm cần trục truyền vào vai cột, lệch tâm so trục cột e = L1 – 0.5h = 0,55 m Trò số môment lệch tâm tương ứng: M max = Dmax e = 214 ,15  0,55 = 117 ,78 kNm; M = Dmin e = 54,9  0,55 = 30,2(kNm ); Trang - - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà 2150 6000 P CT-2 2900 P 950 P CT-1 1.00 0.842 0.358 P 3850 0.517 3850 2900 6000 3100 Hình 8: Đường ành hưởng để xác đònh Dmax Dmim Hình 9: Dmax tác dụng lên cột trái Hình 10: Dmax tác dụng lên cột phải b) Lực hãm ngang cần trục: Khi xe hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động Lực hãm xe con, qua bánh xe cầu trục, truyền qua dầm hãm vào cột Lực hãm ngang tiêu chuẩn bánh xe : T1tc = 0.05(Q + Gxc ) 0,05  (125 + 8,03) = = 3,3kN n0 Trong : Gxc = 0,803 T trọng lượng xe n0 = số bánh xe bên cầu trục Lực hãm ngang T1 truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình dầm hãm Gía trò T xác đònh theo lí tc thuyết đường ảnh hưởng cách xếp bánh xe cầu trục giống xác đònh Dmax , Dmin Trang - - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà T = nc  n  T1tc   yi = 0,85  1,1  3,3  2,717= 8,38 kN Hình 11: Lực hãm lên cột trái Hình 12: Lực hãm lên cột phải III.Xác đònh nội lực Nội lực khung ngang xác đònh với trường hợp chất tảibằng phần mềm SAP2000 Kết tính toán thể dạng biểu đồ bảng thống kê nội lực Dấu nội lực lấy theo quy đònh chung sức bền vật liệu Dưới thể hình dạng biểu đồ nội lực cho khung bên trái với trường hợp chất tải Đơn vò tính kN, kN.m Riêng nội lực hoạt tải chất mái xác đònh cách cộng nội lực trường hợp chất hoạt tải mái trái nửa mái phải Trang - - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà BẢNG THỐNG KÊ NỘI LỰC PHƯƠNG ÁN CHẤT TẢI CẤU KIỆN NỘI LỰC TIẾT DIỆN chân cột dứơi vai cột cột vai cột đỉnh cột đầu xà xà 3.5 m cuối xà đầu xà xà m cuối xà TĨNH TẢI HT MÁI TRÁI HT MÁI PHẢI HT CHẤT ĐẦY GIĨ TRÁI GIĨ PHẢI (đơn vò: kN, kNm) Dmax TRÁI M -40.59 -17.06 -34.32 -51.38 155.93 N -35.67 -19.62 -5.42 -25.03 30.87 V -15.49 -9.74 -9.74 -19.47 M 36.85 31.62 14.36 N -32.60 -19.62 V -15.49 M N V -15.49 M 53.51 N -25.51 V Dmax PHẢI T TRÁI T PHẢI 10 -16.45 1.91 -47.34 -21.42 15.85 29.48 -239.35 -56.70 -0.62 0.62 56.34 -0.83 -13.33 -13.33 -5.22 3.16 45.98 -69.78 -49.68 68.56 19.31 4.68 0.05 -5.42 -25.03 30.87 29.48 -239.35 -56.70 -0.62 0.62 -9.74 -9.74 -19.47 33.94 14.12 -13.33 -13.33 -5.22 3.16 33.38 31.62 14.36 45.98 -69.78 -49.68 -48.62 -10.89 4.68 0.05 -26.30 -19.62 -5.42 -25.03 30.87 29.48 1.80 -1.80 -0.62 0.62 -9.74 -9.74 -19.47 33.94 14.12 -13.33 -13.33 -5.22 3.16 44.28 27.02 71.29 -110.12 -70.56 -31.29 6.44 8.95 -4.06 -19.62 -5.42 -25.03 30.87 29.48 1.80 -1.80 -0.62 0.62 -15.49 -9.74 -9.74 -19.47 28.12 18.01 -13.33 -13.33 3.16 3.16 M -53.51 -44.28 -27.02 -71.29 110.12 70.56 31.29 -6.44 -8.95 4.06 N -18.02 -12.54 -10.43 -22.97 32.39 22.18 -12.92 -13.45 3.03 3.22 V -15.73 -17.95 -3.91 -21.87 26.36 26.48 3.75 0.20 -1.08 0.14 M -7.71 4.59 -13.17 -8.59 30.31 -4.43 18.01 -7.15 -5.12 3.55 N -17.19 -11.29 -10.43 -21.73 32.39 22.18 -12.92 -13.45 3.03 3.22 V -10.19 -9.66 -3.91 -13.57 18.75 15.90 3.75 0.20 -1.08 0.14 M -7.71 4.59 -13.17 -8.59 30.31 -4.43 18.01 -7.15 -5.12 3.55 N -17.19 -11.29 -10.43 -21.73 32.39 22.18 -12.92 -13.45 3.03 3.22 V -10.19 -9.66 -3.91 -13.57 18.75 15.90 3.75 0.20 -1.08 0.14 M 16.28 -9.52 1.43 9.43 -4.92 4.98 9.43 -6.17 -3.31 18.86 -11.09 1.63 -26.31 13.90 1.24 -26.31 12.91 -5.27 -7.43 -14.05 3.87 -7.43 -14.57 0.42 2.17 3.40 -1.12 2.17 3.58 0.07 N V Trang - - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC CẤU KIỆN TIẾT DIỆN chân cột dứơi vai cột cột vai cột đỉnh cột đầu xà xà 3.5 m cuối xà đầu xà xà m cuối xà NỘI LỰC TỔ HỢP TỔ HỢP Mmax,Ntư Mmin,Ntư Nmax,Mtư Mmax,Ntư 1,4 1,5 1,7,9 1,4,6,8,10 1,4,7,9 M -91.965 115.339 -60.099 -129.973 -104.387 N -60.697 -4.798 -275.639 -82.133 -274.170 V -34.958 40.854 -34.037 -42.910 -49.706 1,5 1,7,9 1,7,9 1,4,7,9 1,4,7,9 M -32.933 110.082 110.082 144.140 144.140 N -1.735 -272.576 -272.576 -271.107 -271.107 V 18.454 -34.037 -34.037 -49.706 -49.706 1,5 1,4 1.400 1,5,7,9 M -36.403 79.355 79.355 -68.974 N 4.565 -51.334 -51.334 2.538 V 18.454 -34.958 -34.958 -1.635 1,5 1,4 1,4 1,5,7,9 1,4,8,10 1,4,8,10 M -56.608 124.800 124.800 -65.705 119.812 119.812 N 5.362 -50.537 -50.537 3.335 -49.093 -49.093 V 12.630 -34.958 -34.958 0.665 -45.128 -45.128 1,5 1,4 1,4 1,5,7,9 1,4,8,10 1,4,8,10 M 56.608 -124.800 -124.800 65.705 -119.812 -119.812 N 14.365 -40.989 -40.989 2.232 -47.901 -47.901 V 10.625 -37.596 -37.596 10.394 -35.099 -35.099 1,5 1,3 1,4 1,2,5,7,9 1,3,6,8,10 1,3,5,7,9 M 22.602 -20.878 -16.290 35.295 -26.783 -18.669 N 15.197 -27.619 -38.913 -7.100 -15.821 -45.949 V 8.559 -14.098 -23.758 0.396 0.913 -22.090 1,5 1,3 1,4 1,5,7,9 1,3,6,8,10 1,4,7,9 M 22.602 -20.878 -16.290 31.166 -26.783 -3.836 N 15.197 -27.619 -38.913 3.064 -15.821 -45.635 V 8.559 -14.098 -23.758 9.089 0.913 -19.996 1,4 1,6 1,4 1,5,7,9 1,3,7,9 35.145 -20.611 3.061 -10.030 3.390 -3.837 35.145 -20.611 3.061 -12.130 -6.605 5.026 28.527 -29.094 5.376 M N V Trang - 10 - Mmin,Ntư Nmax,Mtư GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà 200 12 276 300 12 Đồ án: Kết Cấu Thép Hình 16: Tiết diện dầm Tính lại đạc trưng hình học A = 0.7  27 ,6 +  (1,2  20) = 67 ,32cm ; 20  303 0,5  (20 − 0,7)  27,63 − 2[ ] = 11185,5cm4 12 12 Ix = Wx = 11185 ,5  / 30 = 745 ,7(cm ); mx = M  A 54,223102 67,32 =  = 13,59 N  Wx 35,997 745,7 Do mx = 13,59 < 20 -> Không can kiểm tra bền Tại tiết diện đầu xà có mô men uốn lực cắt tác dụ ng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương chỗ tiếp xúc bảng cánh bảng bụng: S f = (20 1,2)  (30 − 1,2) / = 345 ,6cm 1 = M hw 54,223 102 27,6  =  = 6,89kN / cm2 ; Wx h 745,7 30 4,32  345,6 = 0,19kN / cm2 11185,5  0,7 1 = VS f Vaäy:  td =  0,19 + 6,89 = 6,9kN / cm  1.15 fyc = 1,15  21x1 = 24,15 kN / cm I xt w = Vậy tiết xà chọn đạt yêu cầu Tỷ số độ cứng tiết diện xà ( chỗ tiếp giáp với cột) cột chọn phù hợp với giả thiết ban đầu V Thiết kế chi tiết Vai cột Với chiều cao tiết diện cột h = 40 cm, theo sau xác đònh mô men uố n lực cắt chỗ liên kết công son với cánh cột: M = ( Dmax + Gdct ) x( L1 − h) = (214 ,15 + 6,3)  (0,75 − 0,4) = 77,16 kNm V = ( Dmax + Gdct ) = 214 ,15 + 6,3 = 220 ,45 kN SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 17 - Đồ án: Kết Cấu Thép Bề rộng cánh dầm vai chọn bề rộng cánh cột cần trục GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà b dv f = 20 cm Giả thiết bề rộng sườn gối dầm bdct = 20 cm Chọn sơ bề dày cánh dầm vai t dvf = 1cm Từ bề dày bụng dầm vai xax1 đònh từ điều kiện chòu ép cục phản lực dầm cầu trục truyền vào, theo công thức sau: Dmax + Gdct 220,45 = = 0,47cm → Choïn t wdv = 0.8cm dv (bdct + 2t f ) fyc (20 + 1)  211 twdv  Chiều cao dầm vai xác đònh sơ từ điều kiện bụng dầm vai đủ khả chòu cắt, suy từ công thức: V 220,45 dv hwdv  dv =  = 28,9cm → Choïn hw = 38cm t w f v  c 0,8 12 1 Các đặc trưng hình học tiết diện vai: I xdv = 20  403 0,5  (20 − 0,8)  383 − 2 = 18871,5cm4 12 12 Wxdv = 18871,5  = 943,6cm3 40 S dv f = ( 20  1)  19,5 = 390 cm Trò số ứng suất pháp ứng suất tiếp chỗ tiếp xúc cánh bụng dầm vai: 1 = 1 = M hwdv 77,16 102 38  =  = 7,77kN / cm2 ; Wx hdv 943,6 40 VS dv f dv x w I t = 220,45  390 = 5,69kN / cm2 18871,5  0,8 SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 18 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà 10 380 400 10 200 1-1 400 350 750 150 A Hình 17: Cấu tạo vai cột Vậy ta có:  td =  12 + 3 12 = 7,77 +  5,69 = 12,55kN / cm  1,15 x 21 = 24,15kN / cm ) \ Kieåm tra ổn đònh cục cánh bụng daàm vai: bo 0,5  (20 − 0,8) E 2,1104 Bản cánh: dv = = 9.6  = = 15.8; tf f 21 Bản bụng: hw 38 E 2,1104 = = 47 ,  , = , = 79 t wdv 0.8 f 21 Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm vai vào cột hf = 0,6 cm Chiều dài tính toán đường hàn liên kết dầm vai với cánh cột liên kết sau: - Phía cánh (2 đường hàn): lw = 20 – = 19 cm - Phía cánh (4 đường hàn): lw = 0,5(20 – 0,8) - = cm - Ở bụng (2 đường hàn): lw = 38 – = 37 cm Từ đó, diện tích tiết diện mô men chống uốn đường hàn liên kết (coi lực cắt đường hàn liên kết bụng chòu): Aw = 2x0,6x37 = 44,4 (cm2) SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 19 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà 19  0,63  0,63 0,6 x373 W =  [( + 19  0,6  202 ) + (2  +   0,6 192 ) + ] = 1055,9cm3 12 12 12 40 Khaø chòu lực đường hàn liên kết kiểm tra theo:  td = ( 77,16 102 220,45 ) +( ) = 5,83kN / cm2  ( f w )  c = 0,7 18 1 = 12,6kN / cm2 1055,9 44,4 Kích thước cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai lấy sau: hs = hwdv = 38cm - Chiều cao: - Bề rộng: - Bề dày: - Cấu tạo vai cột hình vẽ bs = 380 + 40 = 52,7(mm) → 30 t s  2bs Choïn bs = cm f / E = x6 x 21 / 2,1x10 = 0,38(cm ) → Choïn ts = 0,6cm Chân cột a) Tính toán đế: Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:trong tổ hợp 1, 4, 6, 8, 10 N = −82,113 KN M = −129 ,973 KNm V = −42,91KN Căn vào kích thước tiết diện cột chọn, dự kiến chọn phương án cấu tạo chân cột cho trường hợp có vùng kéo bê tông móng với bu lông neo phía chân cột Từ xác đònh bề rộng đế: Bbd = b + 2c1 = 20 +  = 32cm (choïn c1 = 6cm) 640 2 196 112 19 156 156 112 200 156 196 320 156 112 91 120 100 0,41 100 0,555 15 ô-1 ô-2 0,22 0,635 335 305 Hình 18: Kích thước đế Chiều dài đế xác đònh từ điều kiện ép cục bê tông móng: SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 20 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Lbd  N N 6M + ( )2 + BRb.loc BbdRb.loc BbdRb.loc Lbd  82,113 82,113 129,973 102 + ( )2 + = 50,73cm  32  0,75 1,33  32  0,75 1,33 32  0,75 1,33 (Ở giả thiết bê tông mác B20 có Rb = 1,15kN/cm2 hệ số tăng cường độ b = 1,16 - tương ứng với kích thước mặt móng (0,4x0,8)m – từ xác đònh Rb.loc = 1 1,16  1,15 = 1,33kN / cm ) Theo caáu tạo khoảng cách bố trí bu lông neo, chiều dài đế với giả thiết c2 = 10 cm bề dày dầm đế cm: Lbd = h + 2tdd + 2c2 = 40 +  0,8 + 11,2 = 64cm Tính lại ứng suất phản lực bê tông móng phía đế:  max N 6M 82,113 129,973 102 = + = + = 0,635kN / cm2 ; 2 Bbd Lbd Bbd Lbd 32  64 32  64  = N 6M 82,113 129,973 102 − = − = −0,555kN / cm2 ; Bbd Lbd Bbd L2bd 32  64 32  642 Bề dày đế chân cột xác đònh từ điều kiện chòu uốn đế ứng suất phản lực bê tông móng Xét ô đế bản: OÂ 1: a2 = d1 = 20cm; b2 = 15,6cm; b2 / a2 = 15,6 / 20 = 0,78 Tra bảng, nội suy ta có:  b = 0,095 → M =  b 1d12 = 0,095  0,41  20 = 15,58 kNcm OÂ 2: a2 = d1 = 19,2cm; b2 = 9,1cm; b2 / a2 = 9,1 / 19,2 = 0,474 Tra bảng, nội suy ta coù:  b = 0,06 → M =  b d 22 = 0,06  0,635 19,22 = 14,045 kNcm Vậy bề dày đế xác đònh theo: tbd = 6M max 15,58 = = 2,1cm → chọn t = 2,5cm fyc 211 b)Tính toán dầm đế Kích thước dầm đế chọm sau: - Bề rộng: bbd = Bbd = 32 cm - Bề dày: tbd = 0,8cm Chiều cao: hbd phụ thuộc vào đường hàn liên kết dầm đế vào cột phải đủ khà truyền lực ứng suất phản lực bê tông móng SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 21 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Lực truyền vào dầm đế ứng suất phản lực bê tông móng: N dd = (12 + 10)  32  0,41 = 288 ,64 kN Theo cấu tạo, ta chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm đế vào cột hf = 0,6cm Từ xác đònh chiều dài tính toán đường hàn liên kết dầm đế vào cột Lw = → N dd 288,64 = = 19.08cm 2h f ( Bfw )  c  0,6  (0,7 18) 1 Chọn chiều cao dầm đế hdd = 25 cm a) Tính toán sườn A Sơ đồ tính sườn dầm công son ngàm vào bụng cột đường hàn liên kết Ta coù: qs = 0,22  (2 10) = 4,4kN cm; Ms = qsls2 4,4 15,62 = = 535,39kN.cm 2 Vs = qs ls = 4,4 15,6 = 68,64 kN Chọn bề dày sườn ts = 0,8 cm Chiều cao sườn xác đònh sơ từ điều kiện chòu uốn hs  6M s  535,39 = = 13,82cm → Choïn hs = 20 cm t s fyc 0,8  211 Kiểm tra lại tiết diện sườn chọn theo ứng suất tương đương:  td =  12 + 3 12 = ( 6.535,39 68,64 ) + 3 ( ) = 20,41kN / cm2  1,15x21 = 24,15kN / cm2 0,8 15 0,8 15 Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bụn g cột hf = 0,6 cm Diện tích tiết diện mô men chống uốn đường hàn là: Aw = 2x0,6x(15-1) = 16,8 cm2 Ww =  0,6  (15 − 1) = 39,2cm3 Khả chòu lực đường hàn kiểm tra theo công thức:  td = ( b) M s Vs 535,39 68,64 ) +( ) = ( ) +( ) = 14,25kN / cm2 Ww Aw 39,2 16,8 Tính toán sườn B Tương tự trên, với bề rộng diện truyền tải vào sườn 1,5l s = 1,5x11,2 = 16,8cm, ta coù: qs = 0,635 16,8 = 10,668 kN cm; Ms = qs ls2 10,668 11,22 = = 669,1kN.cm 2 Vs = qs ls = 10,668 11,2 = 119 ,48kN Chọn bề dày sườn ts = 0,8 cm Chiều cao sườn xác đònh sơ từ điều kiện chòu uốn SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 22 - Đồ án: Kết Cấu Thép hs  GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngaø 6M s  669,1 = = 15,46cm → Choïn hs = 20 cm t s fyc 0,8  211 Kiểm tra lại tiết diện sườn chọn theo ứng suất tương đương:  td =  12 + 3 12 = ( x1053,7 188,16 ) + x( ) = 20,63(kN / cm2 )  1,15x21 = 24,15kN / cm2 0,8 x25 0,8 x25 Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bụng cột hf = 0,6 cm Diện tích tiết diện mô men chống uốn đường hàn là: Aw = 2x0,6x(20-1) = 22,8 cm2 Ww =  0,6  (20 − 1) = 72,2cm3 Khả chòu lực đường hàn kiểm tra theo công thức:  td = ( M s Vs 669,1 119,48 ) +( ) = ( ) +( ) = 10,64kN / cm2 Ww Aw 72,2 22,8 e) Tính toán bu lông neo Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:trong tổ hợp 1, 4, 6, 8, 10 N = −82,113 KN M = −129 ,973 KNm V = −42,91KN Chiều dài vùng bê tông chòu nén đế c= 33,5cm Chọn khoảng cách từ mép biên đế cột đến tâm bu lông neo cm, xác đònh được: a = Lbd / − c / = 64 / − 33,5 / = 20,8cm y = Lbd − c / − = 64 − 33,5 / − = 46,8cm Tổng lực kéo thân bu lông neo phía chân coät M − N a 129,973 102 − 82,113 20,8 T1 = = = 241,23kN y 46,8 Chọn thép bu lông neo mác 09Mn2Si, tra bảng có f ba = 190N/mm Diện tích tiết diện cần thiết bu loâng neo Abayc = T1 241,23 = = 3,17cm2 n1 f ba 19 Chọn bu lông  30 có Abn = 5,6 cm2 Tính lại tổng lực kéo thân bu lông neo phía chân coät theo: SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 23 - Đồ án: Kết Cấu Thép T2 = GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà 129,973102 82,113 − = 208,89(kN ) 52 lấy dấu trừ N lực nén Do T2 < T1 nên đường kính bu lông neo chọn đạt yêu cầu f) Tính toán đường hàn liên kết cột vào đế Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào đế tính toán quan niệm momen lực dọc đường hàn cánh chòu, lực cắt đường hàn bụng chòu Nội lực để tính toán đường hàn chọn bảng tổ hợp nội lực cặp dùng để tính toán bu lông neo Các cặp khác không nguy hiểm Lực kéo cánh cột momen lực dọc phân vào M N 129,973102 82,113 Nk = (  ) = ( − ) = 283,876kN h 40 Tổng chiều dài tính toán đường hàn liên kết cánh cột ( kể cà đường hàn liên kết dầm đế vào đế): l lw = [ (32 − 1) (20 − 0,6) (32 − 20) − 1] +  [ − 1] +  [ − 1] = 83,8cm 2 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh cột theo: h fyc = Nk 283,876 = = 0,269cm  llw (f w )min  c 83,8  (0,7 18) 1 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột theo: h fyc = Vk 42,91 = = 0,046cm  l2w (f w )min  c  (38 − 1)  (0,7 18) 1 Kết hợp cấu tạo chọn hf = 0,6cm Cấu tạo chân cột thể hình sau Dầm Đế Sườn B h=10mm 25 200 200 250 Sườn A 2x4Ø30 640 196 196 112 90 156 140 320 156 90 112 60 120 280 120 60 Hình 19: Cấu tạo chân cột SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 24 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Liên kết xà ngang với cột Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết cặp gây kéo nhiều cho bu lông tiết diện đỉnh cột Từ bảng tổ hợp ta chọn: N = −49,093 KN M = 119 ,812 KNm V = −45,128 KN Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trường hợp tải trọng 1, 4, 8, 6, 10 gây Trình tự tính toán sau: a) Tính toán bu lông liên kết Chọn bu lông cường độ cao cấp bền 8,8 đường kính bu lông dự kiến d = 20mm Bố trí bu lông thành hai dãy với khoảng cách bu lông tuân thủ quy đònh bảng phụ lục: Phía cánh cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy sau: + Bề dày: t  tw → chọn ts = 0,8 cm + Bề rộng (phụ thuộc vào bán kính mặt bích) Chiều cao: hs = 1,5ls = 1,5x9 = 13,5(cm) → → Choïn ls = cm Chọn hs = 15 cm Khả chòu kéo bu lông: [ N ]tb = f tb Abn = 40 x 2,45 = 98( kN ) trên: Ftb – cường độ tính toán bu lông, ftb = 400 N/mm2 = 40 kN/cm2: Abn – diện tích diện thực thân bu lông, Abn = 2,45 cm2 Khả chòu lực trượt bu lông cường độ cao: [ N ]tb = f tb A. b1  0,25 n f = 0,7 110  3,14 x1x x1 = 35,56(kN )  b2 1,7 trên: Fhb – cường độ tính toán chòu kéo vật liệu bu lông cường độ cao liên kết ma sát, f hb = 0,7.fub; Fub – cường độ kéo đứt tiêu chuẩn vật liệu bu lông, f ub = 1100N/mm2 = 110kN/cm2; A – tiết diện diện tích thân bu lông, A = d / = 3,14 cm  b1  b1 = số bu lông liên kết n=14>10 - hệ số điều kiện làm việc liên kết,  ,  b - hệ số ma sát hệ số độ tin cậy liên kết Với giả thiết không gia công bề mặt cấu kiện nên theo  = 0,25;  b = 1,7; Nf – Số lượng mặt ma sát liên kết, nf = Theo TCXDVN 338-2005, trường hợp bu lông chòu cắt kéo đồng thới cần kiểm tra diều kiện chòu cắt chòu kéo riêng biệt Lực kéo chòu tác dụng vào bu lông dảy momen lực dọc phân vào ( momen có dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bu lông phía cuøng) SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 25 - Đồ án: Kết Cấu Thép Nb max = GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Mh1 N 119,812 102  39 49,09  = − = 65,79kN 2 2 2 2 h1 n  (5,8 + 11,6 + 17,4 + 23,2 + 29 + 39 ) 14 Do Nbmax = 65,79 < [N]tb=98 kN nên bu lông đủ khả chòu lực Kiểm tra khả chòu cắt bu lông theo: V 45,128 = = 3,22kN  [ N ]b  c = 35,56kN n 14 400 25 50 96 100 200 96 50 90 45 100 58 58 58 58 58 5525 515 Hình 20: Bố trí bu lơng cho liên kết cột xà ngang b) Tính toán mặt bích: Bề dày mặt bích xác đònh từ điều kiện chòu uốn: Và → t  1,1 b1 Nb max 10  65,79 = 1,1 = 1,124cm; (b + b1 ) f (20 + 10)  21 t  1,1 b1 Nb max 10  65,79  (5,8 + 11,6 + 17,4 + 23,2 + 29 + 39) = 1,1 = 1,44cm; (b + b1 ) f (20 + 39)  21 Choïn t = cm c) Tính toán đường hàn liên kết tiết diện cột ( xà ngang) với mặt bích Tổng chiều dài tính toán đường hàn phía ( kể sườn) l w =  (9,6 − 1) +  (9 − 1) = 50,4cm Lực kéo cánh momen lực dọc phân vào theo: 119,812 102 49,09 Nk = ( − ) = 274,98kN 40 Vậy chiều cao cần thiết đường hàn này: h fyc = Nk 274,98 = = 0,433cm  llw (f w )min  c 50,4  (0,7 18) x1 SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 26 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích (coi đường hàn chòu lực cắt lớn đỉnh cột xác đònh từ bảng tổ hợp nội lực): h fyc = V 45,128 = = 0,048(cm)  llw (f w )min  c  (38 − 1)  (0,7 18) 1 Chọn chiều cao đường hàn hf = 0,6 cm 200 BU LÔNG THU ? NG 50 50 Ø18 Sườn 150x90x8 14 BU LƠNG CU ? NG 150 40 150 Ð? CAO Ø20 372 12 12 400 400 25 50 96 100 200 96 50 90 45 100 58 58 58 58 58 5525 515 Hình 21: Cấu tạo mối nối cột với xà ngang Mối nối đỉnh xà Trong bảng tổ hợp nội lực chọn cặp gây kéo nhiều cho bu lông tiết diện đỉnh xà (đỉnh mái): N = −20,611 KN M = 35,145 KNm V = 3,06 KN Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trường hợp tải trọng 1, gây Tương tự trên, chọn bu lông cường độ cao cấp bền 8.8, đường kính bu lông dự kiến d = 20mm (l064 loại c) Bố trí bu lông thành hàng Ở phía cánh xà ngang bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, kích thước hình vẽ SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 27 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà + Bề rộng : t = 0,8cm + Chiều cao: hs = cm + Bề rộng: ls = 1,5hs = 1x5,9 = 13,5 cm → Choïn ls = 15 cm Lực kéo tác dụng vào bu lông dãy momen lực dọc phân vào ( momen có dấu dương nên coi tam quay trùng với dãy bu lông cùng) theo: Nb max = M 2 hi2  N cos V sin  35,145 102  38 20,611 0,989 3,06  0,148  = − − = 26,07kN 2 n n  (10 + 28 + 38 ) 8 → N b max = 26,07 kN  [ N ]tb = 98kN Khả chòu cắt củ bu lông kiểm tra theo công thức sau: N sin   V sin  20,611 0,148 − 3,06  0,989 = = 0,003kN  [ N ]b  c = 35,56kN n Bề dày mặt bích xác đònh từ điểu kiện sau: t  1,1 b1 Nb max 10  26,07 = 1,1 = 0,7cm; (b + b1 ) f (20 + 10)  21 t  1,1 b1 Nb max 10  26,07  (38 + 28 + 10) = 1,1 = 1,03(cm); → Choïn t = cm (b + b1 ) f 38  (20 + 10)  21 Tổng chiều dài tính toán đường hàn phía cánh (kể sườn) xác đònh tương tự l w = 50,4( cm ) Lực kéo cánh mo men,lực dọc lực cắt gây ra: M N cos V sin  35,145 102 20,61 0,989 3,06  0,148 Nk = (   = − − = 106,73kN h 2 30 2 Vậy chiều cao cần thiết đường haøn naøy: h fyc = Nk 106,73 = = 0,168cm  llw (f w )min  c 50,4  (0,7 18) 1 Chiều cao can thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích: h fyc = N sin   V cos 35,145  0,148 − 3,06  0,989 = = 3,9 10−3 cm  (23 − 1)  (0,7 18) 1  llw (f w )min  c Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết h f = 0,7 cm SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 28 - GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngaø 90 45 su ? n 150x90x8 100 45 100 180 bu lông d=20 470 Đồ án: Kết Cấu Thép su ? n 150x90x8 96 380 180 45 100 470 280 100 100 45 96 50 100 200 50 Hình 22: Bố trí bu lơng cho liên kiết đỉnh xà Mối nối xà (ở nhòp) Việc tính toán cấu tạo mối mối xà thực tương tự Do tiết diện ngang vò trí nối giống đình mái nội lực chỗ nối xà nhò nên không can tính toán kiểm tra mối hàn Cấu tạo liên kết hình sau: 40 150 45 150 130 90 180 470 bu loâng d=20 130 45 96 380 180 45 100 470 280 100 100 45 96 50 100 200 50 Hình 23: Bố trí bu lơng cho liên kiết nhịp xà SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 29 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Liên kết cánh với bụng cột xà ngang Lực cắt lớn xà ngang tiết diện đầu xà V max = 49,33 kN Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết giửa cánh bụng xaø ngang theo: h fyc = Vk S f 2.I x (  f w )  c = 37,596  288 = 0,038cm 11185,5  (0,7 18) 1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn hf = 0,6 cm Tiến hành tương tự, chọn chiều cao đường hàn liên kết cánh với bụng cột hf = 0,6 cm Tính toán xà gồ -Trọng lượng lợp xà gồ mái.Lấy sơ 0,15 kN/m -Trọng lượng kèo,hệ giằng.Lấy sơ 0,2 kN/m -Tónh tãi mái: gm = n.(0,15+0,2) = 1,05.(0,15+0,2) = 0,4 kN/m -Hoạt tải mái: pm = 1,3.30 = 0,39 kN/m2 -Tổng tải trọng tác dụng lên xà gồ: q = (gm+pm).Ls = (0,4+0,39).1,5 = 1,185 kN/m Với Ls:khoảng cách xà gồ,lấy 1,5 m -Tải trọng q phân làm thành phaàn: qx = q.sinα = 1,185.0,148 = 0,176 kN/m qy = q.cosα = 1,185.0.989 = 1,172 kN/m -Sơ đồ tính: q 6m 6m Mgoi Mnhip 6m Mgối = Mnhòp = Mnhip 6m qL2 SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 30 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà 0,176.62 = 0,6336 kN.m 10 M y = 1,172.62 = 4,2192 kN.m 10 Mx = -Chọn tiết diện xà gồ: σx = Mx M 0,6336.102  γc f  Wx  x = = 2,755 cm3 Wx γc f 1.23 σy = My M 4,2192.102  γc f  Wy  y = = 18,34 cm3 Wy γc f 1.23 Tra bảng phụ lục II.2 trang 83 sách “Thiết kế khung thép” TS Phạm Minh Hà.Quy cách thép hình chữ C uốn nguội Chọn 6CS2,5x059 có Wx = Sx = 21,63 cm3 D = 150 mm B = 64 mm t = 1,5 mm SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 31 - ... 60 Hình 19: Cấu tạo chân cột SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032 Trang - 24 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Liên kết xà ngang với cột Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết cặp gây... 29 - Đồ án: Kết Cấu Thép GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà Liên kết cánh với bụng cột xà ngang Lực cắt lớn xà ngang tiết diện đầu xà V max = 49,33 kN Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết giửa cánh bụng... Trang - 17 - Đồ án: Kết Cấu Thép Bề rộng cánh dầm vai chọn bề rộng cánh cột cần trục GVHD: TS Vũ Thò Bích Ngà b dv f = 20 cm Giả thiết bề rộng sườn gối dầm bdct = 20 cm Chọn sơ bề dày cánh dầm vai