Đồ án Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp thực hiện cách lập mặt bằng kết cấu nhà xưởng, xác định các kích thước chính của khung ngang, tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột, thiết kế xà gồ mái,... Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn chuyên ngành Kiến trúc - Xây dựng.
đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu NMễNHCKTCUNHTHẫP Thiết kế khung ngang chịu lực nhà công nghiệp tầng, nhịp I.NHIMVTHITK: Số liệu cho tríc: NhÞp khung L (m) Bíc khung B (m) Cao trình đỉnh ray H1 (m) 18 5,5 Sức nâng cầu trục Q (T) Độ dốc mái i% Số lợng khung Vùng gió -Dạng địa hình 6,3 11 16 II.B + Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng, nhịp với số liệu cho Vật liệu thép có số hiệu CT34, có cờng độ tính toán: f = 21kN / cm2 ; fv = 12kN / cm2 ; fc = 32kN / cm2 + Hµn tay, dùng que hàn N42 Trọng lợng riêng thép = 7850kg / m3 + Bê tông móng cấp ®é bÒn B20 cã Rb = 1,15 kN/cm2 II. NỘI DUNG: a) Thuyết minh tính toán: + Lập mặt kết cấu nhà xởng + Xác định kích thớc khung ngang + Tác dụng cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột + Thiết kế xà gồ mái + Xác định loại tải trọng tác dụng vào khung ngang + Tính khung ngang với loại tải trọng nói + Thiết kế cột xà ngang đặc tiết diện chữ I tổ hợp hàn Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu + Thiết kế chi tiết khung: liên kết xà - cột, vai cột, chân cột, nối xà + Tài liệu tham khảo b) Bản vẽ: Nội dung đồ án thể khổ giấy A1 bao gồm: + Sơ đồ khung ngang, kích thớc chính, cao trình đặc trng, cấu tạo lớp mái + Cấu tạo khung: hình chiếu, mặt cắt cột, xà ngang, tiết diện đặc trng, chi tiết khung (vai cột, chân cột, liên kết xà - cột, nối xà) + Bảng thống kê thÐp (cho mét khung) + Ghi chó: vËt liƯu thÐp, bu lông liên kết, bulông neo, đờng kính lỗ, đờng hàn, que hàn, phơng pháp hàn, sơn chống gỉ Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu 18 xà gồ ch÷c cét thÐp c1 dct c1 dct c1 dct c1 dct c1 B dct c1 dct c1 dct c1dct Ø16 c2 giằng xà gồ cầu trục Q=6.3 T 5250 c2 5250 c2 k1 dct k2 k2 dct k2 dct k2 dct k2 dct k2 dct dct k2 dct 5250 cÇu trôc 21000 Q=6.3T 10 11 12 13 14 16 15 90000 5250 a c1 6000 c1 6000 c1 6000 c1 6000 c1 6000 c1 6000 c1 6000 c1 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 ii Xác định kích thớc chÝnh khung ngang Lùa chän dÇm cÇu trơc, cÇu trục, ray, lớp lót ray 1.1 Cầu trục Với nhịp nhµ L = 18m, søc trơc Q = 6.3T (chÕ độ làm việc trung bình) khoảng cách từ mép cột đến trục định vị a = 0, chọn =750 Ta chọn cần trục có thông số sau: Bảng số liệu cầu trục Chiều Bề Bề T.lợng T.lợng Sức Nhịp áp lực áp lực cao Kh.cách rộng rộngđá cầu xe trục Lk Pmax Pmin gabarit Zmin(m) gabarit y Kk trôc Gxe Q(T) (m) (KN) (KN) Hk(m) Bk (m) (m) G(T) (T) Sinh viªn: NGUN QUANG CHIÕN đồ án môn học kết cấu thép ii 6.3 16.5 0.81 gvhd: phan cÇu 0.16 3,88 2.9 6,76 0.59 42,8 11,6 20 1.2 DÇm cÇu trơc Tõ bíc cột thông số cầu trục ta chọn dầm tiết diện chữ I tổ hợp hàn cao 50cm có kích thớc nh hình vẽ: gdcc =1,06kN/m Khối lợng 1m: 1.3 Ray lớp lót ray Chiều cao ray lớp đệm chọn sơ lµ: Hr = 200mm gr =0,5kN/m y x 460 x 500 y Pmax 200 K=2900 Pmax Bk =3880 20 200 12 200 Mặt cắt ngang dầm cầu trục, Ray Gabarit cầu trục Xác định kích thớc khung ngang 2.1 Theo phơng đứng + Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H2=Hk+ bk = 0.81 + 0.20 = 1,01 (m) * Víi Hk = 0,81 (m) - tra catalo cầu trục (Bảng II.3 phụ lơc) bk = 0,20 (m) - khe hë an toµn cầu trục xà ngang Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cÇu Chän H2 = 1,1 (m) + Chiều cao cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang H=H1+ H2 +Hs = + 1,1 + =6,1 (m) Trong đó: H1 - cao trình ®Ønh ray H1 = (m) H3 - phÇn cét chôn dới nền, coi mặt móng cốt 0.000 (H3 =0) + ChiỊu cao phÇn cét tÝnh tõ vai cét đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Ht=H2+ Hdct + Hr = 1,1 + 0,5 + 0,2 = 1,8 (m) + Chiều cao phần cột tính từ mặt móng ®Õn vai cét: Hd=H + Ht + Hs = 6,1 – 1,8 + = 4,3 (m) 2.2 Theo ph¬ng ngang + ChiỊu cao tiÕt diƯn cét chän theo yªu cầu độ cứng: h = (1/15 ữ 1/20)H = (1/15 ÷ 1/20) x 6,1 = ( 0,4067 ÷ 0,305 ) (m) Chän h = 40 (cm) + KiÓm tra khe hở cầu trục cột khung: z = - h = 0,75 - 0,40 = 0,35 (m) > zmin = 0,16(m) Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu + 7,15 i=10% + 6,10 1800 q = 6,3t + 8.00 + 4.30 6100 4300 21000 a b ± 0.000 750 19500 750 C¸c kÝch thíc chÝnh cđa khung ngang 2.3 Sơ đồ tính khung ngang Dựa sức nâng cầu trục chọn phơng án cột có tiết diện không thay đổi, với độ cứng I1 Vì nhịp khung 18 m nên chọn phơng án xà ngang có tiết diện không thay đổi Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết cột với móng ngàm mặt móng (cốt 0.000) Liên kết cột với xà ngang liên kết đỉnh xà ngang lµ cøng Trơc cét khung lÊy trïng víi trơc định vị để đơn giản hoá tính toán thiên an toàn Sơ đồ tính khung ngang nh hình vẽ Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu Sơ đồ tính khung ngang iii tác dụng cách bố trÝ hƯ gi»ng m¸I, gi»ng cét T¸c dơng cđa hệ giằng mái, giằng cột Hệ giằng phận quan trọng kết cấu nhà, có tác dụng: + Bảo đảm bất biến hình độ cứng không gian kết cấu chịu lực nhà + Chịu tải trọng tác dụng theo phơng dọc nhà, vuông góc với mặt phẳngkhung nh gió lên tờng hồi, lực hãm cầu trục + Bảo đảm ổn định cho cấu kiện chịu nén kết cấu: dàn, cột + Đảm bảo cho việc thi công lắp dựng kết cấu đợc an toàn thuận tiện Hệ thống giằng nhà xởng đợc chia thành hai nhóm: giằng mái giằng cột Bố trí hệ giằng mái, giằng cột Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu b 605250 5250 giằng chéo dọc nhà gi»ng chÐo ngang nhµ 525000 5250 52500 24000 24000 52500 5250 a gi»ng m¸i Ø20 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 90000 giằng đầu cột 5250 +7.15 10 11 dÇm cÇu trơc 6000 6000 hƯ gi»ng m¸i 12 13 14 15 16 15 16 hÖ gi»ng cét +6.10 +4.30 ± 0.00 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 90000 10 11 12 13 14 6000 6000 Iv ThiÕt kế xà gồ mái Tải trọng 150 20.3 1.1 Tĩnh tải + Trọng lợng thân lợp, lớp cách nhiệt xà gồ mái lấy y qtc = 0,074 (kN/m2) + Trọng lợng thân tôn tờng xà gồ tờng lấy tơng tự nh với mái R qtc = 0,074 (kN/m2) x + Tại mép biên chọn xà gồ chữ C mã hiệu 6CS2,5x070 x R Sinh viªn: NGUN QUANG CHIÕN z x0 64 đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu Tra bảng ta có thông sè: I y = 30,34 cm4 I x = 195, 21 cm4 Wx = 2Ix /D = 2.195,21/15 = 26,628 cm3 Wy = 2Iy /(B-z) = 4, 04 cm3 A = 5,39 cm2 qtc = 0,042 kN/m Khoảng cách xà gồ: 1,5 = 1,51 m cos5,710 Xà gồ tiết diện chữ C Cột Giằng xà gồ Xà ngang Xà gồ L A B 1.2 Hoạt tải Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995 ptc = 0,3 kN/m2, hệ số vợt tải n = 1,3 + Hoạt tải tính toán p tt = n p tc = 1,3 0,3 = 0,39 (kN/m2) 1.3 T¶i träng tác dụng lên xà gồ: Chọn mái tôn múi tráng kẽm dày 0,7 mm có trọng lợng gmtc = 0,074 kN/m2 Nh tải trọng tiêu chuẩn tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ ; a qtc = (gmtc + pmtc ) xg + gtcxg = cos α =(0,074+0,3) Sinh viªn: NGUN QUANG CHIÕN 1,5 +0,042 =0,52 kN/m; cos đồ án môn học kÕt cÊu thÐp ii gvhd: phan cÇu qtt = (gmtc γ g + pmtc γ p ) axg cos =(0,074.1,1+0,3.1,3) Tính toán xà gồ + Tải trọng tác dụng lên xà gồ + gtcxg g 1,5 +0,042.1,05 = 0,75 kN/m cos α y qxtc = q tc cos5,710 = 0,52cos5,710 = 0,52 (kN/m) qy q tcy = q tc sin 5,710 = 0,52sin 5,710 = 0,052 (kN/m) x x qxtt = qtt cos5,710 = 0,75cos5,710 = 0,75 (kN/m) 5,71° q tty = qtt sin 5,710 = 0,75sin 5,710 = 0,075 (kN/m) y qx q tt tt qx qy 6000 6000 Sơ đồ tính my xà gồ + Kiểm tra điều kiện bền xà gồ: y qb M = Mx x qb σ= f γ c Mtt=Trong ®ã: Wx = 37,51 (cm3 ) Wytt = 32 8,61 (cm3) Wx mx qxtt B 0,75 62 = = 3,375 (kNm) 8 q tty B 0,075 My = = = 0,084 (kNm) 32 32 M x M y 3,375 102 0,084 102 σ= + = + = 18,93 (kN / cm ) < f γ c = 21( kN / cm2 ) Wx Wy 26,028 4,04 Mx = + KiÓm tra độ võng xà gồ: Theo phơng oy: qxtc B 0,52 64 ∆ = ∆y = = = 0,0214 (m) 384 E.I x 384 2,1 108 195.21 10−8 §iỊu kiƯn kiĨm tra: ∆y B = 2,14 �∆ � = 3,57.10−3 < � �= = 103 600 B 200 Vậy xà gồ chọn đảm bảo điều kiện chịu lực võng Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 10 đồ án môn học kết cấu thÐp ii σ max gvhd: phan cÇu N 6.M 113,57 6.83,90.102 = + = + = 0,41 < ψ Rb ,loc = Bbd Lbd Bbd L2bd 34.64 34.642 = 0,75.1,33 = 1( kN / cm ) 196 8 112 196 Ô1 166 Ô1 320 Ô2 -0,31 100 15 87 112 0,14 0,24 0,41 120 320 100 20 Ô2 200 166 Ô1 Ô2 340 166 112 166 σ N 6.M 113,57 6.83,90.10 = − = − = −0,31 Bbd Lbd Bbd L2bd 34.64 34.642 305 335 Kích thớc đế Bề dày đế chân cột đợc xác định từ điều kiện chịu uốn đế ứng suất phản lực bê tông móng Xét ô đế: Ô (bản kê cạnh) a2 = d1 = 20cm; b2 = 16,6 cm; b2/a2 = 16,6/27,5 = 0,83 Tra b¶ng 2.4, néi suy ta cã b = 0,099 M = α bσ 1d12 = 0,099.0,24.202 = 9,50(kNcm) Ô (bản kê cạnh liền kề) a2 = d = 20cm; b2 = 8,7cm; b2 / a2 = 8,7 / 20 = 0, 435 Tra b¶ng cã b = 0,06 M = α bσ d 22 = 0,06.0,14.20 = 3,36( kNcm) VËy chiỊu dµy đế xác định theo công thức sau : tbd = 6.M max 6.9,50 = = 1,65cm f γ c 21.1 Sinh viªn: NGUN QUANG CHIÕN Chän tbd = cm 50 đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu b) Tính toán dầm đế Kích thớc dầm đế chọn nh sau: + Chiều cao: hdd phụ thuộc vào đờng hàn liên kết dầm đế vào cột phải đủ khả truyền lực ứng suất phản lực bê tông móng + Bề rộng: bdd = Bbd = 34cm + Bề dày (đã chọn) tdd = 0,8cm Lực truyền vào dầm đế ứng suất phản lực bê tông móng : N dd = (12 + 10).34.0,24 = 168,96( kN ) Theo cấu tạo, chọn chiều cao đờng hàn liên kết dầm đế vào cột h f = 0,7cm Từ xác định đợc chiều dài tính toán đờng hàn liên kết dầm đế vào cột: N dd 168,96 lw = = + = 12,17(cm) 2h f ( β f w )min γ c 2.0,6.(0,7.18).1 Chän chiều cao dầm đế hdd = 15cm c) Tính toán sờn A Sơ đồ tính sờn dầm công - xôn ngàm vào bụng cột đờng hàn liên kết Ta có: qs = 0,14.(2.10) = 2,8( kN / cm) M s = qs ls2 / = 2,8.16,6 / = 385,784( kNcm) qs ls Ms Vs Vs = qs ls = 2,8.16,6 = 46,48( kN ) Sơ đồ tính sờn Chọn bề dày sờn ts = 0,8cm Chiều cao sờn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: hs 6.M s 6.385,784 = = 11,74(cm) ts f γ c 0,8.21.1 Sinh viªn: NGUN QUANG CHIÕN Chän hs = 20 cm 51 đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu Kiểm tra lại tiết diện sờn chọn theo ứng suất tơng đơng: 2 6.387,784 46,48 � σ td = σ + 3τ = � + 3.� �= � � 0,8.20 � �0,8.20 � 2 = 8,84(kN / cm ) < 1,15 f γ c = 1,15.21.1 = 24,15(kN / cm ) Theo cấu tạo, chọn chiều cao đờng hàn liên kết sờn A vào bụng cột hf = 0,6cm Diện tích tiết diện mô men chống uốn đờng hàn là: Aw = 2.0,7.(20 1) = 22,8(cm ) 0,6.(20 − 1) Ww = = 72,2(cm3 ) Khả chịu lực đờng hàn đợc kiểm tra theo công thøc: 2 �M � �V � σ td = � s �+ � s � �Ww � �Aw � ( β f w ) γ c �385,784 � �46,48 � � σ td = � +� = 5,72(kN / cm ) �( β f w ) γ c = 12,6(kN / cm ) � � � 72, � �22,8 � d) TÝnh toán sờn B Tơng tự nh trên, với bề rộng diện truyền tải vào sờn là: 1,5ls = 1,5.11,2 = 16,8 cm Ta cã: qs = 0,41.16,8 = 6,89( kN / cm) M s = qs ls2 / = 6,89.11, 22 / = 432,14( kNcm) Vs = qs ls = 6,89.11,2 = 77,17( kN ) Chän bỊ dµy sờn ts = 0,8cm Chiều cao sờn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: hs 6.M s 6.432,14 = = 12,42(cm) ts f γ c 0,8.21.1 Chän hs = 20 cm KiĨm tra l¹i tiÕt diƯn sờn chọn theo ứng suất tơng đơng: Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 52 đồ án môn học kết cấu thÐp ii gvhd: phan cÇu 2 �6.432,14 � �77,17 � σ td = σ + 3τ = � + 3.� �= � �0,8.20 � �0,8.20 � 2 = 11,64(kN / cm ) < 1,15.21 = 24,15(kN / cm ) Chän chiÒu cao đờng hàn liên kết với sờn B vào dầm đế hf = 0,6cm Diện tích tiết diện mô men chống uốn đờng hàn là: Aw = 2.0,6.(20 − 1) = 22,8(cm ) 0,6.(20 − 1) Ww = = 72,2(cm3 ) Khả chịu lực đờng hàn đợc kiểm tra theo c«ng thøc: 2 �M � �V � σ td = � s �+ � s � �Ww � �Aw � ( β f w ) γ c �432,14 � �77,17 � � σ td = � +� = 6,88( kN / cm ) �( β f w ) γ c = 12,6(kN / cm ) � � �72,2 � �22,8 � e) Tính toán bu lông neo Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực chân cột gây kéo nhiều cho bu lông neo: M = 83,90 (kNm) N = - 113,57 (kN) V = 32,95 (kN) Đây cặp nội lực dùng để tính chân cột, tải trọng 1,5,8,10 gây Chiều dài vùng bê tông chịu nén dới đế c = 33,5cm Chọn khoảng cách từ mép biên đế chân cột đến tâm bu lông neo 6cm, xác định đợc: a = Lbd c = 64 − 33,5 = 20,8(cm) y = Lbd − c − = 64 − 33,5 / − = 46,8(cm) Tỉng lùc kÐo th©n bu lông neo phía chân cột đợc xác định: Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 53 đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu M − N a 83,90.10 − 113,57.20,8 T1 = = = 128,80(kN ) y 46,8 Chọn loại bu lông neo chế tạo từ thép hợp kim thấp mác 09Mn2Si, tra b¶ng I.10 phơ lơc "ThiÕt kÕ khung thÐp nhà công nghiệp tầng, nhịp" ta có f ba = 190( N / mm ) DiÖn tÝch tiết diện cần thiết bu lông neo: T 128,80 Abayc = = = 1,69(cm ) n1 f ba 4.19 Chän bu l«ng 20 cã Abn = 2,49(cm2) Tính lại tổng lực kéo thân bu lông neo phía chân cột theo công thức : M N 83,90.102 113,57 T2 = − = − = 104,56(kN ) Lb 52 Trong ®ã Lb : khoảng cách dãy bu lông neo hai biên đế Do T2 < T1 nên đờng kính bu lông neo chọn đạt yêu cầu f) Tính toán đờng hàn liên kết cột vào đế Các đờng hàn liên kết tiết diện cột vào đế đợc tính toán quan niệm mô men lực dọc đờng hàn cánh chịu, lực cắt đờng hàn bụng chịu Nội lực để tính toán đờng hàn chọn bảng tổ hợp nội lực cặp dùng để tính toán bu lông neo Lực kéo cánh cột mô men lực dọc phân vào theo công thức: M Nk = �h N � �83,90.102 113,57 � − �= 152,97(kN ) �= � � � 40 � Tỉng chiỊu dài tính toán đờng hàn liên kết cánh cột (kể đờng hàn liên kết dầm đế vào đế) ( 15 1) − 1�+ �( 20 − 0,6 ) − 1�+ �( 15 − 20 ) − 1�= 22,4(cm) l1w = � � � � � � � � � � � � ChiÒu cao cần thiết đờng hàn liên kết cánh cột theo công thức: Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 54 đồ án môn học kết cấu thép ii h fyc = gvhd: phan cÇu Nk 152,97 = = 0,54(cm) l1w ( β f w ) γ c 22,4.(0,7.18).1 Chiều cao cần thiết đờng hàn liên kết bụng cột theo công thức: V 32,95 h fyc = = = 0,035(cm) l2 w ( β f w ) γ c 2.(38 − 1).(0,7.18).1 Chọn chiều cao đờng hàn hf = 0,6cm Cấu tạo chân cột thể nh hình vẽ: Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 55 đồ án môn học kết cấu thÐp ii gvhd: phan cÇu 400 10 380 10 dầm đế sườn A 200 200 340 SƯờN B 702070 bul«ng neo Ø30 bul«ng 340 166 90 Ø30 166 90 h =7mm f 112 196 120 280 Sinh viªn: NGUN QUANG CHIÕN 120 60 h =7mm f 640 56 đồ án môn học kết cấu thÐp ii 196 112 gvhd: phan cÇu CÊu tạo chân cột 3.3 Liên kết cột với xà ngang Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết cặp gây kéo nhiều cho bu lông tiết diện đỉnh cột Từ bảng tổ hợp chọn đợc cỈp néi lùc: M = -30,96 (kNm) N = -20,13 (kN) V = -3,28 (kN) Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trờng hợp tải trọng 1,5,7,9 gây Trình tự tính toán nh sau: a) Tính toán bu lông liên kết Chọn bu lông cờng độ cao cấp bền 8.8, đờng kính bu lông dự kiến d =20mm Bố trí bu lông thành dãy với khoảng bu lông tuân thủ quy định bảng I.13 phụ lục Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp phía cột bố trí cặp sờn gia cờng cho mỈt bÝch, víi kÝch thíc lÊy nh sau: + BỊ dµy: ts tw Chän ts = 0,8cm + BỊ rộng (phụ thuộc vào kích thớc mặt bích) Chọn ls = 9cm + ChiÒu cao: hs = 1,5ls =1,5.9 = 13,5(cm) Chọn hs = 15 (cm) * Khả chịu kéo bu lông: [ N ] tb = ftb Abn = 40.2,45 = 98(kN ) Trong đó: ftb - cờng độ tính toán chịu kéo bu lông tra bảng I.9 phụ lục "Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, mộtnhịp " f tb = 400( N / mm ) = 40(kN / cm ) Abn - diÖn tÝch tiÕt diÖn thùc thân bu lông (Bảng I.11phụ lục) Abn = 2,45(cm ) Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 57 đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu Bố trí bu lông liên kết cột với xà ngang Khả chịu lực trợt bu lông cêng ®é cao (1) [ N]b = f hb Aγ b1 µ 0,25 nf = 0,7.110.3,14.1 .1 = 35,56( kN ) γ b2 1,7 Trong ®ã: f hb - cờng độ tính toán chịu kéo vật liệu bu lông cờng độ cao liên kết ma sát, f hb = 0,7 fub fub - cêng ®é kÐo ®øt tiêu chuẩn vật liệu bu lông (Bảng I.12 phụ lôc) fub = 1100( N / mm ) = 110(kN / cm ) (øng víi m¸c thÐp 40Cr) A - diện tích tiét diện thân bu lông, A = π d / = 3,14(cm ) Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 58 đồ án môn häc kÕt cÊu thÐp ii gvhd: phan cÇu γ b1 - hệ số điều kiện làm việc liên kÕt, γ b1 = sè bu l«ng liên kết n =14>10 , b - hệ số ma sát hệ số độ tin cậy liên kết Với giả thiết không gia công bề mặt cấu kiện nên theo (1) = 0,25, γ b = 1,7 n f - sè lỵng mặt ma sát liên kết, n f = Theo điều 6.2.5 TCXDVN 338-2005, trờng hợp bu lông chịu cắt kéo đồng thời cần kiểm tra điều kiện chịu cắt chịu kéo riêng biệt Lực kéo tác dụng vào bu lông dãy mô men lực dọc phân vào (do mô men có dấu âm nên coi tâm quay trïng víi d·y bu l«ng phÝa cïng) theo c«ng thøc: M h1 N Nb max = = hi n 30,96.10 2.39 20,13 = − = 13,63(kN ) 2 2 2 2.(5,8 + 11,6 + 17,4 + 23,2 + 29 + 39 ) 14 Do Nbmax = 13,63 kN < [ N ] tb = 98(kN ) nên bu lông đủ khả chịu lực + Kiểm tra khả chịu cắt bu l«ng: V 20,13 = = 1,44(kN ) < [ N ] bγ = 35,56(kN ) c n 14 b) Tính toán mặt bích Bề dày mặt bích xác ®Þnh tõ ®iỊu kiƯn chÞu n: t 1,1 b1.N b max 10.13,63 = 1,1 = 0,5(cm) (b + b1 ) f (20 + 10).21 Sinh viªn: NGUN QUANG CHIÕN 59 đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu t 1,1 b1 Ni (b + h1 ) f = 1,1 10.13,63.(5,8 + 11,6 + 17,4 + 23,2 + 29 + 39) = 0,66(cm) 39.(20 + 39).21 Chọn t = cm c) Tính toán đờng hàn liên kết tiết diện cột (xà ngang) với mặt bích Tổng chiều dài tính toán đờng hàn phía cánh (kể sờn) lw = 4.(9,6 1) + 2.(9 − 1) = 50,4(cm) Lùc kÐo b¶n cánh mô men lực dọc phân vào theo c«ng thøc: �M Nk = � �h N � �30,96.102 20,13 � − �= 67,34(kN ) �= � � � 40 � VËy chiỊu cao cÇn thiÕt đờng hàn này: Nk 67,34 h fyc = = = 0,12(cm) lw ( β f w )min γ c 50,4.(0,7.18).1 Chiều cao cần thiết đờng hàn liên kết bụng cột với mặt bích (coi đờng hàn chịu lực cắt lớn đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực) V 3, 28 h fyc = = = 0,0035(cm) lw ( β f w ) γ c 2.(38 − 1).(0,7.18).1 Chọn chiều cao đờng hàn hf = 0,7cm Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 60 đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu 200 bulông thƯờng 10 ỉ18 lỗ 10 15 14 bulông 58 58 58 58 58 70 hf= 7mm 100 200 Ø20 45 58 14 50 150 1501010 10 Ø22 50 xµ gå C 6cs2,5x070 400 a 10 380 10 cấu tạo mặt bích (TL:1/10) Cấu tạo mối nối cột với xà ngang 3.4 Mối nối đỉnh xà: Trong bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực gây kéo nhiều cho bu lông tiết diện đỉnh xà (đỉnh mái): M = -89,54 (kNm) N = -46,36 (kN) V = 4,10 (kN) Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trờng hợp tải trọng 1,4 gây Tơng tự nh chọn bu lông cờng độ cao cấp bền 8.8, đờng kính bu lông dự kiến d = 20mm (lỗ loại C) Bố trí bu lông thành hàng, phía cánh xà ngang bố trí cặp sờn gia cêng cho mỈt bÝch, kÝch thíc nh sau: + BỊ dµy : ts = 0,8cm + BỊ cao : hs = 9cm Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 61 đồ ¸n m«n häc kÕt cÊu thÐp ii gvhd: phan cÇu + ChiỊu réng : ls = 1,5hs =1,5.9 = 13,5(cm) Chän ls = 15 (cm) Lùc kÐo t¸c dơng vào bu lông dãy dới mô men lực dọc phân vào (do mô men có dấu dơng nên coi tâm quay trùng với dãy bu lông phía cùng) theo: M h1 N cos V sin α N b max = = 2 hi n n 89,54.102.34 46,36.0,995 4,10.0,1 = − + = 2 2.(10 + 24 + 34 ) 8 = 77,37( kN ) Nbmax = 77,37 (kN) < [ N ] tb = 98(kN ) => nên bu lông đủ khả chịu lực Bố trí bu lông liên kết đỉnh xà + Khả chịu cắt bu lông đợc kiểm tra theo công thøc: N sin α V cos α 46,36.0,1 − 4,10.0,995 = = 0,07( kN ) < [ N ] bγ = 35,56(kN ) c n Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện sau: Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 62 đồ án môn học kết cấu thÐp ii t 1,1 t 1,1 b1 gvhd: phan cÇu b1 N b max 10.77,37 = 1,1 = 1,49(cm) (b + b1 ) f (10 + 10).21 Nbi (b + h1 ) f = 1,1 10.77,37.(34 + 24 + 10) = 1,42(cm) 34.(10 + 34).21 Chän t = cm Tổng chiều dài tính toán đờng hàn phía cánh dới (kể sờn) xác định tơng tự nh : lw = 4.(9,6 1) + 2.(9 1) = 50,4(cm) Lực kéo cánh dới mô men, lực dọc lực cắt gây : �M Nk = � �h N cos α V sin α � �89,54.102 46,36.0,995 4,10.0,0995 � − − �= 334,89(kN ) �= � � � 25 2 Vậy chiều cao cần thiết ®êng hµn nµy: Nk 334,89 h fyc = = = 0,53(cm) lw ( β f w ) γ c 50, 4.(0,7.18).1 Chiều cao cần thiết đờng hàn liên kết bụng cột với mặt bích: N sin α V cos α 46,36.0,1 − 4,10.0,995 h fyc = = = 1,01.10 −3 (cm) lw ( β f w ) γ c 2.(23 − 1).(0,7.18).1 KÕt hỵp cÊu tạo, chọn chiều cao đờng hàn hf = 0,7cm Cấu tạo mối nối đỉnh xà Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 63 đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu 3.5 Liên kết cánh với bụng cột xà ngang Lực cắt lớn xà ngang tiết diện đầu xà V max = 49,31 (kN) Chiều cao cần thiết đờng hàn liên kết cánh bụng xà ngang theo c«ng thøc: Vmax S f 49,31.240 h fyc = = = 0,073(cm) I x ( β f w ) c 2.6372.(0.7.18).1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đờng hàn hf = 0,7 (cm) Tiến hành tơng tự, chọn chiều cao đờng hàn liên kết cánh với bụng cột : hf = 0,7 (cm) viii tài liệu tham khảo Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp TS Phạm Minh Hà (chủ biên), TS Đoàn Tuyết Ngọc ( Bộ môn kết cấu thép - gỗ, Trờng đại học KiÕn Tróc Hµ Néi) TCXDVN 338 - 2005 : Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế Phạm Văn Hội (chủ biên) Kết cấu thép: Cấu kiện Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2006 Phạm Văn Hội (chủ biên) Kết cấu thép : Công trình dân dụng công nghiệp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1998 Sinh viªn: NGUN QUANG CHIÕN 64 ... cđa kết cấu nhà, có tác dụng: + Bảo đảm bất biến hình độ cứng không gian kết cấu chịu lực nhà + Chịu tải trọng tác dụng theo phơng dọc nhà, vuông góc với mặt phẳngkhung nh gió lên tờng hồi, lực. .. cầu 1800 đồ án môn học kÕt cÊu thÐp ii 4,833kN 4300 1800 4300 lùc h·m lên cột trái lực hãm lên cột phải vi Xác định nội lực khung ngang, tổ hợp nội lực Xác định nội lực Nội lực khung ngang đợc... học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu Biểu đồ lực dọc gió trái Biểu đồ lực dọc gió phải Sinh viên: NGUYễN QUANG CHIếN 26 đồ án môn học kết cấu thép ii gvhd: phan cầu Biểu đồ lực cắt gió phải Biểu đồ