Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 61 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
61
Dung lượng
2,42 MB
File đính kèm
my.rar
(5 MB)
Nội dung
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU VÀ CHỌN SƠ BỘ KẾT CẤU NHỊP Tóm tắc nhiệm vụ đồ án 1.1 Số liệu ban đầu .4 1.2 Nhiệm vụ thiết kế 1.3 Tiếu chuẩn thiết kế Chọn sơ kết cấu nhịp Vật liệu dùng cho kết cấu Chọn sơ kích thước 4.1 Bản mặt cầu kết cấu tầng 4.2 Dầm dọc 4.3 Dầm ngang 4.4 Liên kết dọc dọc giàn chủ 4.4.1 Chọn sơ tiết diện giàn chủ 4.4.2 Trọng lượng kết cầu nhịp CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU Thiết kế dọc cầu 1.1 Chọn tiết diện 1.2.1 Nội lực tĩnh tải 10 1.2.2 Nội lực hoạt tải 11 1.3 Kiểm tra tiết diện 12 1.3.1 Kiểm tra độ bền .12 1.3.2 Kiểm tra mỏi 13 1.3.3 Kiểm tra độ võng 14 1.3.4 Kiểm tra ổn định cục 15 1.3.5 Kiểm tra ổn định tổng thể 16 1.3.6 Kiểm tra đường hàn .16 1.3.7 Yêu cầu cấu tạo .18 Thiết kế dầm ngang 18 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM 2.1 Chọn tiết diện 18 2.2 Tải trọng tác dụng lên dầm ngang .20 2.2.1 Nội lực tĩnh tải 20 2.2.2 Nội lực hoạt tải 21 2.3 Kiểm tra tiết diện 22 2.3.1 Kiểm tra độ bền .22 2.3.2 Kiểm tra mỏi 23 2.3.3 Kiểm tra ổn định cục 24 2.3.4 Kiểm tra tổng thể 25 2.3.5 Kiểm tra đường hàn .26 2.3.7 Yêu cầu cấu tạo .27 Thiết kế hệ liên kết 28 3.1 Thiết kế hệ lien kết dầm dọc dầm ngang 28 3.1.1 Thiết kế cá 28 3.1.2 Kiểm tra ứng suất cá 30 3.1.3 Kiểm tra mỏi 30 3.2 Xác định số lượng bu long liên kết sườn dầm dọc thép góc liên kết32 3.3 Thiết kế dầm ngang vào nút 32 CHƯƠNG THIẾT KẾ GIÀN CHỦ 34 Tính tốn nội lực .34 1.1 Xác định hệ số .34 1.2 Tìm nội lực MIDAS CIVIL 34 1.2.1 Mô hình hóa kết cấu .34 1.2.2 Khai báo tải gán tải 36 1.2.3 Xuất kết nội lực 44 1.3 Chọn sơ đồ tiết diện 44 1.3.1 Chọn tiết diện 44 1.3.2 Đặc trưng hình học tiết diện 46 1.4 Kiểm tra nội lực .47 1.4.1 Momen uốn trọng lượng thân .48 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM 1.4.2 Kiểm tra cường độ 48 1.4.3 Kiểm tra ổn định 49 1.4.4 Kiểm tra mỏi 51 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ NÚT GIÀN CHỦ .55 Nguyên tắc thiết kế nút 55 Thiết kế nút giàn 55 Kiểm tra nút 57 3.1 Bản nút không bị xét rách 57 3.1.1 Kiểm tra tiết diện I-I 57 3.1.2 Kiểm tra tiết diện II-II 58 3.2 Tiết diện giảm yếu mặt cắt ngang 59 3.2.1 Kiểm tra mặt cắt III-III theo điều kiện chống uốn chống cắt 59 3.2.2 Kiểm tra tiết diện chịu uốn 60 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM CHƯƠNG GIỚI THIỆU VÀ CHỌN SƠ BỘ KẾT CẤU NHỊP Tóm tắc nhiệm vụ đồ án 1.1 Số liệu ban đầu - Chiều dài nhịp tính tốn: ltt = 80m - Khổ cầu: 1435mm - Tải trọng thiết kế: T-26 1.2 Nhiệm vụ thiết kế - Thiết kế hệ dầm mặt cầu: dầm dọc, dầm ngang, liên kết dầm dọc với dầm ngang, liên kết dầm ngang với giàn chủ - Thiết kế tiết diện giàn - Thiết kế nút 1.3 Tiếu chuẩn thiết kế - Thiết kế theo trạng thái giới hạn: Kiểm tra độ bền, mỏi, ổn định độ võng theo tiêu chuẩn: 22TCN 18-79 - So sánh kiểm toán theo tiêu chuẩn AASTO-LFD phần mền Chọn sơ kết cấu nhịp - Chọn kết cấu nhịp có tàu chạy dưới, dạng giàn tam giác có biên song song với dầm chủ - Chọn khoảng cách dầm chủ Bgc = 5,8m - Chiều cao dầm chủ: Chọn hgc = 10m > 8m (đối với đường dành cho xe lửa chạy) - Chọn chiều dài khoan giàn d = 8m cho 400 < α < 600 (α góc giằng chéo biên) Chiều cao cổng cầu hcc = (0,4 0,6)B = (0,4 0,6)x5,8 = (2,32 3,48) m Chọn hcc = 2,5m - Ngoài ra, đường tàu chạy dưới, chọn h phải ý đảm bảo chiều cao tĩnh không H = 4,95m cho tàu theo công thức sau: hgc ≥ H + hcc + hdng => 10 > + 2,5 + 1,05 = 9,55m Thỏa điều kiện - Vậy: Giàn có biên song song có 10 khoang khoang có d = 8m chiều cao giàn chủ hgc = 10m, khoảng cách giàn chủ 5,8m α 510 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Hình 1.1 Sơ đồ giàn chủ Vật liệu dùng cho kết cấu - Dùng thép hợp kim lò Mactanh: 15XCHD với đặc trưng sau: Cường độ tiêu chuẩn: RII = 3500 (KG/cm2) = 35000 (T/m2) Hệ số đồng nhất: K = 0,85 Cường độ tính tốn chịu tác dụng lực dọc trục: R0 = 2700 (KG/cm2) = 27000 (T/m2) Cường độ tính tốn chịu lực uốn Ru = 2800 (KG/cm2) = 28000 (T/m2) - Liên kết sử dụng bu lơng cường độ cao Chọn sơ kích thước 4.1 Bản mặt cầu kết cấu tầng - Trọng lượng 1m dài cầu đường ray, tà vẹt lấy: 0,8T/m => Vì dầm chịu 0,4T/m cầu chọn dầm dọc 4.2 Dầm dọc - Chọn dầm dọc, khoảng cách dầm 2,2m - Dầm dọc thiết kế chi tiết phần thiết kế dầm dọc 4.3 Dầm ngang - Các dầm ngang nút giàn chủ, cách khoảng khoang giàn d = 8m - Dầm ngang thiết kế chi tiết phần thiết kế dầm ngang SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM 4.4 Liên kết dọc dọc giàn chủ Hình 1.2 Liên kết dọc dọc giàn chủ 4.4.1 Chọn sơ tiết diện giàn chủ - Chọn tiết diện kiểu chữ H biên giàn - Chọn xiên đứng có bề rộng với biên để dễ liên kết với nhau, chọn biên có chiều cao h không đổi để dễ liên kết - Chọn chiều cao chiều rộng xác định theo công thức kinh nghiệm: 4.4.2 Trọng lượng kết cầu nhịp - Chiều cao chiều rộng xác định theo công thức sau: Trong đó: l = 80m Chiều dài nhịp tính tốn nh = 1,135 : Hệ số vượt tải hoạt tải chiều dài đặt tải Ru = 28000 (T/m2): Cường độ tính tốn chịu uốn thép làm dầm γ = 7,85 (T/m3): Trọng lượng thể tích thép α = 0,12: Hệ số xét đến trọng lượng hệ liên kết dầm chủ a = 3,5: Đặc trưng trọng lượng ứng với dầm giản đơn nt = 1,1: Hệ số vượt tải tĩnh tải SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM gmc = 0,8(T/m): Đối với đầu xe lửa trọng lượng trọng lượng 1m dài cầu đường ray, tà vẹt… lấy 0,8T/m cho đường - Hoạt tải tác dụng lên dầm: Trong đó: : Vậy hệ số xung kích K1/4 = 2,6x3,755 = 9,763 :Tải trọng tương đương T-26 tàu diesel có đỉnh đầu mút nhịp chiều dài đặt tải - Trọng lượng thép hệ liên kết Trong đó: α = 0,12: Hệ số trọng lượng hệ liên kết dầm chủ SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU Thiết kế dọc cầu - Dầm dọc đặt dọc theo hướng tàu chạy, làm việc dầm lien tục có nhiều nhịp, nhịp tính tốn khoảng cách dầm ngang, dầm dọc có tác dụng làm giảm độ dày momen mặt cầu 1.1 Chọn tiết diện - Dùng thép tổ hợp hàn: tiết diện chữ I bao gồm: sườn dầm, biên ghép với mối nối hàn góc - Chiều cao dầm dọc h: Chọn h = 0,84m = 840mm - Bề dày sườn dầm tw: tw ≥ 12mm Chọn tw = 16mm - Bề rộng biên bf Chọn bf = 260mm - Chiều dày biên tf Chọn tf = 20mm - Kiểm tra bố trí sườn tăng cường: - Vậy khơng bố trí sườn tăng cường - Đặc trưng hình học dầm dọc: - Diện tích mặt cắt: As = 23200mm2 = 0,0232m2 - Momen quán tính theo trục x: - Momen kháng uốn theo trục x: - Momen tĩnh theo trục x: SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 20 16 820 800 840 20 260 260 Hình 2.1 Tiết diện dầm dọc 1.2 Tải trọng tác dụng lên dầm dọc - Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu lên dầm dọc xác định theo phương pháp đòn bẩy 5800 2200 0,1 74 Hình 2.2 Đường ảnh hưởng áp lên dầm dọc - Hệ số phân bố ngang tính theo công thức: 0 �y - Hệ số phân bố ngang dầm tàu chạy qua: 1 dam1 �y 0,5 2 - Hệ số phân bố ngang dầm tàu chạy qua: SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 0,1 74 Ðah R2 0,8 26 Ðah R1 0,8 26 1435 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP dam 1 y 0,5 � 2 Bảng 2.1 Hệ số phân bố ngang dầm dọc Dầm Hệ số phân bố ngang η 0,5 0,5 1.2.1 Nội lực tĩnh tải - Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc bao gồm: Bản thân dầm dọc tải trọng tà vẹt ray - Trọng lượng dầm dọc: - Trọng lượng ray, tà vẹt máng đá dăm: gmc = 0,4 (T/m) - Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc : - Nội lực tính tốn cho tĩnh tải xác định theo công thức: S0 gtt 8000 4000 8000 4000 Ðah M1/2 2000 6000 Ðah M1/4 Odah=8m2 1,5 Odah=7,5m2 8000 4000 8000 4000 0,5 Ðah Q1/2 Ðah Q1/4 Odah=0 6000 0,25 0,75 Odah=0,65m2 8000 Ðah Qg?i 2000 Odah=4m2 Hình2.3 Đường ảnh hưởng - Kết nội lực tĩnh tải: Bảng 2.2 Momen tĩnh tải Tiết diện nhịp M1/2 (T/m) SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 10 Tiết diện 1/4 M1/4 (T/m) GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 21 22 23 24 25 12 14 33 8 0 8 Xiên - bền Xiên - bền Xiên - bền Xiên - bền Xiên - bền Biên - bền Biên - bền Biên - bền Biên - bền Biên - bền Treo - bền -350.02 258.73 -194.93 140.8 -93.52 255.37 287.07 429.83 -340.09 -465.77 65.6 1.4.1 Momen uốn trọng lượng thân Momen uốn trọng lượng thân tính theo công thức: gbt l M bt 0,8nt cos Trong đó: g bt F : Trọng lượng m dài Góc nghiêng so với phương ngang L: Chiều dài Nt = 1,1: Hệ số vượt tải Bảng 3.7 Kết momen uốn Thanh - loại (bền) 21-Xiên-nén 22-Xiên-kéo 23-Xiên-nén 24-Xiên-kéo 25-Xiên-nén 1- B.dưới 3- B.dưới 5- B.dưới 12-B.trên 14- B.trên 33-treo Chiều dài l(m) gbt (T/m) cosa Mbt(T.m) 12.806 12.806 12.806 12.806 12.806 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 10.000 0.223 0.168 0.127 0.155 0.109 0.148 0.188 0.227 0.265 0.305 0.085 0.625 0.625 0.625 0.625 0.625 1 1 6.1E-17 2.512 1.891 1.435 1.749 1.223 1.040 1.321 1.595 1.862 2.148 0.0000 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 47 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 1.4.2 Kiểm tra cường độ Điều kiện cường độ kiểm tra S M bt ymax R0 F Ix Trong đó: S: Lực dọc F: Diện tích Ix: Momen quán tính theo trục X-X Ymax Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép biên R0= 27000(T/m2) Bảng 3.8 Kết kiểm tra cường độ Thanh loại (bền) 21-Xiênnén 22-Xiênkéo 23-Xiênnén 24-Xiênkéo 25-Xiênnén 1- B.dưới 3- B.dưới 5- B.dưới 12-B.trên 14- B.trên 33-treo (T / m2 ) S(T) F(m ) Mbt(T.m) Ix(m ) ymax(m) -350.020 0.028 2.512 0.0008 0.225 -11604 T 258.730 0.021 1.891 0.0005 0.2 12880 T -194.930 0.016 1.435 0.0004 0.2 -11254 T 140.800 0.020 1.749 0.0004 0.175 7985.4 T -93.520 0.014 1.223 0.0002 0.15 -5807 T 255.370 287.070 429.830 -340.09 -465.770 65.600 0.019 0.024 0.029 0.034 0.039 0.011 1.040 1.321 1.595 1.862 2.148 0.000 0.0004 0.0005 0.0006 0.0009 0.0010 0.0001 0.2 0.2 0.2 0.225 0.225 0.15 14052 12499 15392 -9634 -11517 6074.1 T T T T T T 1.4.3 Kiểm tra ổn định Chỉ kiểm tra chịu nén Độ lệch tâm tính tốn SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 48 Kết luận GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP e0 M bt ( m) S Cự ly lõi lấy phương với độ lệch tâm e0 Wx Ix (m3 ) h/2 Wx ( m) F Độ lệch tâm tương đối mặt phẳng uốn i e0 x ( tra bảng) Kiểm tra điều kiện ổn định S �R0 F Bảng 3.9 Kiểm tra ổn định Thanh loại (bền) 21Xiênnén 22Xiênkéo 23Xiênnén 24Xiênkéo 25Xiênnén 1- Mbt (T.m) e0(m) 2.512 0.0072 0.00349 0.12282 0.05844 77.036 0.55819 -22079.5 T 1.891 0.0073 0.00243 0.11391 0.06416 84.844 0.48955 24724.2 T 1.435 0.0074 0.00189 0.116 0.0633 -24164.5 T 1.749 0.0124 0.00202 0.1022 0.12158 95.759 0.39689 17938.8 T 1.223 0.0131 0.00128 0.09232 0.14165 108.82 -20500.4 T 1.040 0.0041 0.00217 17968.2 T Wx 0.1151 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 49 i x 83.968 0.497 0.33 0.03538 52.727 0.75533 (T / m ) Điều Kiện GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP B.dưới 3B.dưới 5B.dưới 12B.trên 14B.trên 33-treo 1.321 0.0046 0.00269 0.11274 0.04082 53.277 0.74768 16062 T 1.595 0.0037 0.00319 0.11043 0.03361 53.831 0.75013 19852 T 1.862 0.0055 0.00406 0.12054 0.04543 48.578 0.77077 -13094.6 T 2.148 0.0046 T 0.000 0.0000 0.00054 0.05008 1.7E-17 115.38 0.32311 0.0046 0.1183 0.03898 49.035 0.77364 -15491.1 18799 1.4.4 Kiểm tra mỏi Tính momen uốn - Xét có độ mảnh x 70 SE EI x l02 Trong đó: Modun đàn hồi thép 21.106 (T/m2) L0 ( m) Chiều dài tự theo phương trục x Ix (m4) Momen quán tính tiết diện nguyên mặt phẳng chịu uốn Momen uốn tính theo cơng tức sau: + Đối với chịu kéo: M' M bt S hm SE + Đối với chịu nén: M' M bt S hm SE Shm Tổ hợp nội lực tĩnh tải hoạt tải trường hợp mỏi SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 50 T GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Xét có độ mỏi x �70 M ' M bt Bảng 3.10 Momen uốn Thanh loại (bền) 21-Xiênnén 22-Xiênkéo 23-Xiênnén 24-Xiênkéo 25-Xiênnén 1-B.dướik 3B.dưới-k 5B.dưới-k 12-B.trênn 14B.trên-n 33-treo Ix(m4) L0(m) SE(T) M bt (T m) Shm(T) M'(T.m) 0.0008 12.806 991.869 2.512 -350.02 3.8825 77.0356 0.0005 12.806 615.46 1.891 258.73 3.2626 84.8443 0.0004 12.806 476.93 1.435 -194.93 2.4274 83.9675 0.0004 12.806 446.993 1.749 140.8 2.554 95.7587 0.0002 12.806 241.933 1.223 -80.86 1.8369 108.825 0.0004 8.000 1402.73 1.040 255.37 1.2713 52.7274 0.0005 8.000 1745.44 1.321 258.21 1.5504 53.2773 0.0006 8.000 2064.46 1.595 429.83 2.0146 53.8312 0.0009 8.000 2959.52 1.862 -340.09 2.1039 48.5779 0.0010 8.000 3350.12 2.148 -465.77 2.4946 49.0347 0.0001 10.000 168.148 0.000 65.600 9E-17 115.379 Ứng suất pháp xác định theo công thức Stc M ' ymax � R0 Fgy I gy Trong đó: Stc: Lực nén tổ hợp tĩnh tải hoạt tải theo điều kiện mỏi (T) Fgy: Diện tích giảm yếu tiết diện (khi trừ diện tích lỗ bu lông) (m2) M’: Momen thân (T.m) SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 51 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP ymax: khoảng cách từ trục trung hòa đến mép cánh (m) Igy: mô men quán tĩnh giảm yếu tiết diện (m4) Ứng suất cho phép theo điều kiện mỏi tính sau: R0 : hệ số triết giảm R0 = 27000 (T/m2): Cường độ tính tốn chịu tác dụng lực dọc trục Hệ số triết giảm: �1 (a b) (a b). Thép hợp kim thấp có a= 0,65; b=0,3, 1, moi N moi max N max Bảng 3.11 Ứng suất cho phép Thanh - loại (mỏi) 20-Xiên-nén 21-Xiên-kéo 22-Xiên-nén 23-Xiên-kéo 24-Xiên-nén 1-B.dưới-k 3- B.dưới-k 5- B.dưới-k 12-B.trên-n 14- B.trên-n 33-treo Nmax(T) Nmin(T) -350.02 258.73 -194.93 140.8 -80.86 255.37 258.21 429.83 -340.09 -465.77 65.600 -123.440 76.590 -40.060 -14.71 49.540 142.81 87.700 185.610 -107.98 -141.650 11.100 0.353 0.296 0.206 -0.104 -0.613 0.559 0.340 0.432 0.318 0.304 0.169 1.005 0.971 0.922 0.785 0.631 1.151 0.997 1.056 0.984 0.976 0.904 0.971 0.922 0.785 0.631 0.997 0.984 0.976 0.904 27000 26228 24893 21198 17048 27000 26924 27000 26566 26355 24395 Bảng 3.12 Kiểm tra ứng suất theo điều kiện mỏi Thanh - loại Stc(T) (mỏi) 20-Xiên-nén -350.02 21-Xiên-kéo 258.73 22-Xiên-nén -194.93 Fgy(m2) M'(T.m) ymax(m) Igy(m4) (T / m ) 0.028 0.021 0.016 3.88252 3.26258 2.42738 0.225 0.2 0.2 0.0008 0.0005 0.0004 -11212 13444 -10728 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 52 Kết T T T GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 23-Xiên-kéo 140.8 24-Xiên-nén -80.86 1-B.dưới-k 255.37 3- B.dưới-k 258.21 5- B.dưới-k 429.83 12-B.trên-n -340.09 14- B.trên-n -465.77 33-treo 65.6 0.020 0.014 0.019 0.024 0.029 0.034 0.039 0.011 2.55398 1.83688 1.03985 1.32103 1.59514 1.86218 2.14778 9.4E-17 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 53 0.175 0.15 0.2 0.2 0.2 0.225 0.225 0.15 0.0004 0.0002 0.0004 0.0005 0.0006 0.0009 0.0010 0.0001 8383.4 -4410 14052 11292 15392 -9634 -11517 6074.1 T T T T T T T T ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ NÚT GIÀN CHỦ Nguyên tắc thiết kế nút - Các liên kết phải đối xứng qua trục để tránh lệch tâm - Liên kết có sức kháng với sức kháng - Bản nút phải đảm bỏ chịu lực cắt, lực dọc momen uốn - Tránh thay đổi tiết diện đột ngột để tránh ứng suất tập trung - Nếu tiết không ta bố trí thêm đệm có độ dày khơng nhỏ 4mm - Chiều dày tối thiểu nút 10mm Thiết kế nút giàn Sử dụng thép làm thép giàn, độ dày nút giàn b=0,025(m)=25(cm) cho nút 3,3’; b=0,03(m)=30(cm) cho nút số Các biên xử dụng thêm lót ( số mặt ma sát 2), đứng chọn theo cấu tạo Dùng bu lông cường độ cao để liên kết xiên đứng vào mã Số bu lơng cường độ cao d= 24mm, đường kính lỗ 28, có dung sai * 2mm , (mm) tính tốn sau: Lực kéo trước bu lông lấy 70% khả lực chịu lớn bu lông lấy theo công thức: P=0.7xfubxAbn Với: fub: cường độ giới hạn tức thời thép làm bu lông Chọn bu long làm từ thép 40 có fub= 11000 daN/cm2=110000T/m2 (theo tiêu chuẩn 5574- 2012 ) Abn: Diện tích tiết diện ngang sau ren Abn=3,24cm2=3,24x10-4m2 ( tra bảng tiêu chuẩn 5574-2012) P=0.7xfubxAbn=0,7x110000x3,24x10-4=24,948(T) SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 54 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Khả chịu lực bu lông: N b P.nms f lk c (theo tiêu chuẩn 5574-2012) nms - số mặt ma sát f=0.35 c =1,06 – hệ số ma sát hệ số độ dung sai đường kinh bu lông lỗ 2mm , loại phương pháp làm mặt phẳng cấu kiện liên kết bàn chải sắt, khơng có lớp sơn bảo vệ lk =0.9 hệ số điều kiện làm việc Nếu trường hợp có mặt ma sát nms=2: => N b P.nms f lk 0,9 24,948 �2 �0,35 � 14,828(T ) c 1,06 Số bu lơng tính là: N Nb n� Số bulong cần phải tăng thêm 0,5.n’=1 Chọn số bulong liên kết hàng ngang vào nút 4, nên n’ =2 Sử dụng mối nối có hai nối bên Chiều dài nối phái chiều dài nút ngắn Số bulong liên kết cho bên nmotben n n' Bảng 4.1 Chọn bulong cho Thanh - loại (bền) 21- Xiên 22- Xiên 23- Xiên 24- Xiên 25- Xiên N(T) N (T ) Sb(T) n (2 bên) n' nmotben nmotben chọn -350.02 258.73 -194.93 140.8 -93.52 350.02 258.73 194.93 140.8 93.52 14.828 14.828 14.828 14.828 14.828 23.606 17.4492 13.1464 9.49581 6.30716 2 2 13.80 10.72 8.57 6.75 5.15 14 12 10 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 55 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 255.37 255.37 29.655 1- B.dưới 287.07 287.07 29.655 3- B.dưới 429.83 429.83 29.655 5- B.dưới -340.09 340.09 29.655 12-B.trên -465.77 465.77 29.655 14- B.trên 65.6 65.6 14.828 33-treo Kiểm tra nút 3.1 Bản nút không bị xét rách - Kiểm tra xiên có nội lực lớn - Nút 22: N = 258.73T 8.61131 9.68027 14.4943 11.4682 15.7062 4.42419 - Nút 3’ 23: N = -194.93T 3.1.1 Kiểm tra tiết diện I-I Điều kiện kiểm tra N �m2 R0 m F �i i + Lực dọc xiên lớn N + m2 Hệ số điều kiện làm việc: 0,9 + R0 = 27000(T/m2) Góc mặt cắt lực: mi = 0,75 900 = > mi = SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 56 2 2 2 6.31 6.84 9.25 7.73 9.85 4.21 8 10 10 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 28 28 ).250.0,75 (311 (2 1).28)250.1 (389 ).250.0,75)) 0,369(m ) 2 389 Nut 3:2.�mi Fi 2.((320 320 Hình 4.1 Mặt cắt I-I nút Bảng 4.2 Kết kiểm tra mặt cắt I-I Nút N(T) 258.73 �m F i (T / m ) 0.369 701.403 i 3.1.2 Kiểm tra tiết diện II-II Điều kiện kiểm tra: N �m R �mi Fi + Lực dọc xiên lớn N + m2 Hệ số điều kiện làm việc: 0,9 + R0 = 27000(T/m2) Góc mặt cắt lực: mi = 0,75 900 = > mi =1 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 57 m2 R0 24300 Điều kiện T GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Nut 3:2.�mi Fi 2.((460 28.3).250.0,75 (280 2.28).250.1 (546 28.3).250.0,75)) 0,394(m ) Hình 4.3 Mặt cắt II-II nút Bảng 4.3 Kết kiểm tra mặt cắt II Nút N(T) m F i i (T / m ) m2 R0 Điều kiện 258.73 0.394 656.675 24300 T 3.2 Tiết diện giảm yếu mặt cắt ngang 3.2.1 Kiểm tra mặt cắt III-III theo điều kiện chống uốn chống cắt - Lực cắt: Z D1 cos D2 cos D lực dọc xiên Góc xiên phương ngang 51 Momen lực cắt gây tiết diện III- III M Z e e khoảng cách từ trọng tâm sường đến mép cắt - Lực kéo: V D1 sin D2 sin Đặc trưng hình học tiết diện Chiều dài lgy(m) SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 58 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Bề dày ghép b = 0,05(m) Diện tích: A lgy b Momen kháng uốn b.l W Bảng 4.4 Đặc trưng hình học tiết diện III-III Nút 3’ l (m) 1.327 1.311 A(m2) 0.06635 0.06555 b(m) 0.05 0.05 W(m3) 0.01467 0.01432 - Điều kiện ứng suất pháp M V 0,9 Ru W A Bảng 4.5 Kiểm tra ứng suất pháp Nú t 3’ D1(T) D2(T) Z(T) e(m) M(T.m) V(T) 258.73 -194.93 -194.93 140.8 39.8555 -33.815 0.17 0.194 6.775 -6.56 49.819 -42.268 (T / m ) 1212.576 -1102.84 0,9 Ru 25200 25200 - Điều kiện ứng suất tiếp 3.Z 0,6.R0 2.b.l Bảng 4.6 Kiểm tra ứng suất tiếp (T / m ) Nút 0,6.R0 901.03 3’ -773.793 3.2.2 Kiểm tra tiết diện chịu uốn Chọn tổ hợp lực lớn nút Điều kiện 16200 16200 T T N U D cos D: Nội lực xiên U: Nội lực biên Bảng 4.7 kiểm tra hợp lực Nút Thanh D(T) SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 59 U(T) N(T) Điều kiện T T GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 3’ 21-31 22-32 22-41 23-42 258.73 -194.93 -194.93 140.8 255.37 287.07 -340.09 -465.77 416.997 165.298 -461.86 -377.81 Đặc trưng hình học: Chiều dài giảm yếu: lgy (m) Bề dày hai nút b=0,05(m) với nút 3,3’; b=0,06(m) với nút Diện tích giảm yếu: Agy l gy b Momen tĩnh tiết diện nguyên mép nút Sng Fnguyen ytruc Momen tĩnh giảm yếu mép X-X nút S gy S ng S0 Yc Khoảng cách từ mép X-X nút đến trục trung hòa S gy Agy b.l W Momen kháng uốn kể đến giảm yếu Bảng 4.8 Các đặc trưng hình học l(m) 1.40 1.40 1.81 Fnguyê n ytrục Snguyê n 0.07005 0.700 0.04907 0.0702 0.702 0.04928 0.1086 0.905 0.09828 S0 S giảm yếu 0.0066 0.04242002 0.007 0.0066 0.0422804 0.091619 Yc e0 l(m) 0.6728 0.66899 0.91436 0.4228 0.39399 0.66436 0.07005 Bảng 4.9 Momen kháng uốn kể đến giảm yếu Nút 3’ l gy(m) 1.261 1.264 1.67 b(m) 0.05 0.05 0.06 Agy(m2) 0.06305 0.0632 0.1002 W(m3) 0.01325 0.01331 0.02789 Momen tiết diện IV-IV M N e0 Eo khoảng từ trục sườn đến trục trung hòa nút kể đến giảm yếu Ứng suất pháp tiết diện kiểm tra M V 0,9 Ru W A SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 60 0.0702 0.1086 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Bảng 4.10 kiểm tra tiết diện IV-IV Nút N(T) e(m) M(T.m) V=N(T) 416.997 0.4228 176.306 416.997 -377.813 0.39399 -148.86 -377.81 429.83 0.66436 285.562 429.83 SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 61 (T / m ) 19918.8859 -17158.3454 14528.9692 0,9 Ru Điều kiện 25200 T 25200 T 25200 T ... lỗ đinh (m) SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 28 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP : Bề dày cá (m) Bảng 2.11 kết kiểm tra mỏi Tiết diện S (T) bgy (m) δ (m) σ (T/m2) Kết... kết tính toán lực cắt momen chúng giống Bảng 2.9 Momen tĩnh tải tính tốn SVTH: TRƯƠNG QUỐC MỸ - MSSV: 1551090352 20 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Vị trí Momen (T.m) Lực cắt (T)... Cường độ tính tốn chịu tác dụng lực dọc trục S: nội lực cá bu lông (T) bgy: bề rộng giảm cá trừ giảm yếu lỗ đinh (m) bề dày cá (m) Bảng 2.10 kết kiểm tra bền Tiết diện S (T) bgy (m) δ (m) σ (T/m2)