Đồ án Kết cấu thép 2: Thiết kế nhà công nghiệp

Nội dung của án trình bày sơ đồ khung ngang và kết cấu của một nhà công nghiệp; kích thước chính của khung ngang; hệ giằng; tính toán tải trọng tác dụng lên khung; tính nội lực khung; xác định nội lực tính toán; xác định chiều dài tính toán của cột; thiết kế tiết diện cột; sơ đồ và kích thước chính của dàn.

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An Lời nói đầu Mơn học kết cấu thép là một mơn học quan trong của ngành xây dựng. Vì vậy  đồ  án kết cấu thép 2 là một trong những đồ  án lớn và khó của sinh viên khoa xây  dựng. Trong q trình làm đồ  án là thời gian sinh viên học hỏi được nhiều kiến   thức từ những lý thuyết sách vở cho đến những kiến thức thực tế, những kiến thức   đó được truyền đạt từ giảng viên thơng qua đồ án đề sinh viên có thể thiết kế cơng  trình phù hợp với thực tiễn. Việc làm đồ án giúp sinh viên hiểu hơn về lý thuyết và  rèn luyện them các kỹ năng cho bản thân như  làm thuyết minh, hiểu và dựng bản  vẽ và kỹ năng bảo vệ đồ án trước giảng viên Trong đồ án kết cấu thép 2 này, em được giao thiết kế một nhà cơng nghiệp gần   với thực tế. Với những kiến thức cơ bản và cũng có những hạn chế do chưa hiểu   thấu đáo hết nội dung nên đồ  án khơng thể  tránh khỏi các sai sót. Những sai sót  trong bài và những chi tiết chưa phù hợp với thực tiễn mong nhận được sự góp ý và  hướng dẫn của giảng viên để em có thể đúc kết them kiến thức cho chính bản thân   Trong q trình làm đồ  án em chân thánh cảm  ơn sự  nhiệt tình hướng dẫn của  thầy Hồng Bắc An là giảng viên phụ trách lớp học phần đã hướng dẫn và giải đáp   các thắc mắc của em trong chính đố án này. Chân thành cảm ơn thầy Sinh viên thực hiện Lý Văn Vinh SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An Mục lục  Lời nói đầu.                                                                                                                          1  Mục lục                                                                                                                                 2  CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ                                                                6 0.1 Mục đích yêu cầu đồ án: 0.2 Nội dung khối lượng yêu cầu: 0.2.1 Đề tài số liệu: 0.2.2 Khối lượng yêu cầu:  CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU                                                                           8 1.1 Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nhiệp: 1.1.1 Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp tầng: 1.1.2 Sơ đồ khung ngang 1.2 Kích thước khung ngang: 1.2.1 Kích thước cột: 1.2.2 Kích thước dàn: 1.3 Hệ giằng: 12  CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN KHUNG NGANG                                                                 14 2.1 Tính tốn tải trọng tác dụng lên khung: 14 2.1.1 Tải trọng tác dụng lên dàn: 14 2.1.2 Tải trọng tác dụng lên cột: 14  2.1.2.1. Do phản lực của dàn:                                                                                  14  2.1.2.2. Do trọng lượng dầm cầu chạy:                                                                  14  2.1.2.3. Do áp lực đứng của bánh xe cầu chạy:                                                      14  2.1.2.4: Do lực hãm của xe con:                                                                               15  2.1.2.5: Tải trọng hệ giằng cột, tole tường:                                                            16 2.1.3 Tải trọng gió lên khung: 16 2.2 Tính nội lực khung: 17 2.2.1 Sơ đồ tính khung: 17 2.2.2 Biểu đồ nội lực cột trục A: 20  2.2.2.1: Tĩnh tải:                                                                                                       20  2.2.2.2: Hoạt tải:                                                                                                      21  2.2.2.7. Tính khung với tải trọng gió trái:                                                                22  2.2.2.8. Tính khung với tải trọng gió phải:                                                              23 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An  2.2.2.3. Tính khung với momen cầu chạy trái:                                                        24  2.2.2.4. Tính khung với momen cầu chạy phải:                                                      26  2.2.2.5. Tính khung với lực hãm trái:                                                                       27  2.2.2.6. Tính khung với lực hãm phải:                                                                     28 2.3 Xác định nội lực tính tốn: 29 2.3.1 Nguyên tắc tổ hợp nội lực: 29 2.3.2 Bảng tổ hợp nội lực: 29  2.3.2.1. Nội lực của cột trục A:                                                                               30  2.3.2.2. Tổ hợp nội lực:                                                                                           31  CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỘT                                                                                          33 3.1 Xác định chiều dài tính tốn cột: 33 3.1.1 Chiều dài tính tốn mặt phẳng khung: 33 3.1.2 Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng khung: 33 3.2 Thiết kế tiết diện cột: 34 3.2.1 Tiết diện cột trên: 34  3.2.1.1. Dạng tiết diện:                                                                                            34  3.2.1.2. Chọn tiết diện:                                                                                            34  3.2.1.3. Kiểm tra tiết diện đã chọn:                                                                         35 3.2.2 Tiết diện cột dưới: 44  3.2.2.1. Cấu tạo cột:                                                                                                44  3.2.2.2. Chọn tiết diện:                                                                                            44  3.2.2.3. Kiểm tra tiết diện từng nhánh cột tại chân cột:                                         46 3.2.2.4. Kiểm tra  ổn định toàn cột phương trục ảo với ngẫu lực do lực dọc    hai nhánh gây ra:                                                                                                       49 3.3 Thiết kế chi tiết cột: 52 3.3.1 Nối cột với phần cột – vai cột: 52  3.3.1.1. Mối nối hai phần cột:                                                                                 52  3.3.1.2. Cấu tạo và tính tốn vai cột:                                                                       53 3.3.2 Chân cột – liên kết cột với móng: 55  3.3.2.1. Cấu tạo chân cột:                                                                                        55  3.3.2.2. Tính tốn chân cột cho từng nhánh cột:                                                      56 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An  3.3.2.3. Tính tốn liên kết chân cột với móng – Bu lơng neo.                                 62  CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO                                                                           64 4.1 Sơ đồ kích thước dàn: 64 4.2 Tải trọng nội lực dàn: 64 4.2.1 Tải trọng tác dụng lên dàn: 64 4.2.2 Nội lực tính tốn dàn: 65 4.2.3 Tổ hợp nội lực dàn: 67 4.3 Xác định tiết diện dàn: 70 4.3.1 Chiều dài tính tốn dàn: 70 4.3.2 Cấu tạo nút: 70  4.3.2.1. Những yêu cầu cấu tạo chung của dàn:                                                     70  4.3.2.2. Các dạng tiết diện thanh dàn:                                                                     70 4.3.3 Thiết kế tiết diện dàn: 71  4.3.3.1. Thiết kế thanh dàn chịu nén đúng tâm:                                                       71  4.3.3.2. Kiểm tra thanh dàn đã chọn chịu kéo:                                                         73 4.3.4 Kết thiết kế tiết diện dàn: 73 4.4 Tính tốn chi tiết dàn: 75 4.4.1 Yêu cầu chung: 75 4.4.2 Nút khơng có nối cánh: 75  4.4.2.1. Chi tiết 3:                                                                                                     75  4.4.2.2. Chi tiết 4:                                                                                                     76  4.4.2.3. Chi tiết 5:                                                                                                     78 4.4.3 Nút có nối cánh: 79  4.4.3.1. Chi tiết 6:                                                                                                     79  4.4.3.2. Chi tiết 7:                                                                                                     81 4.4.4 Nút nối công trường: 82  4.4.4.1. Chi tiết 8:                                                                                                     82  4.4.4.2. Chi tiết 9:                                                                                                     83  4.4.4.3. Chi tiết 10:                                                                                                   85 4.4.5 Nút liên kết dàn với cột: 87  4.4.5.1. Chi tiết 11:                                                                                                   87  4.4.5.2. Chi tiết 12:                                                                                                   89 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hoàng Bắc An  TÀI LIỆU THAM KHẢO.                                                                                                  92 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 5 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 0.1. Mục đích u cầu của đồ án: Đồ  án kết cấu thép 2 là đồ  án thứ  tư  của sinh viên khoa xây dựng. Thơng qua  kiến thức đã được học trên lớp và những hiểu biết được bổ  sung them thơng qua   q trình làm đồ án đã hỗ trợ them cho sinh viên ở một số mặt như: ­ Giúp sinh viên ơn lại kiến thức đã được học ở học phần kết cấu thép 1 và biết  cách vận dụng các kiến thức đó vào một cơng trình thực tế ­ Biết thêm về cấu tạo của một cơng trình thép gồm những bộ phận và cấu trúc   ra sao ­ Giúp sinh viên làm quen với một cách làm một đồ  án khác so với các đồ  án đã   được học trước đây 0.2. Nội dung và khối lượng u cầu: 0.2.1. Đề tài và số liệu: ­ Thiết kế nhà cơng nghiệp một tầng 2 nhịp gồm: một nhịp chính có cầu trục và  một nhịp phụ khơng cầu trục Hình 0.1: Sơ đồ nhà cơng nghiệp một tầng – hai nhịp ­ Số liệu thiết kế: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An + Chiều dài nhà: ∑B = 120 + 6*4 = 144 (m) + Bề rộng nhịp chính AB: L1 = 27m + Bề rộng nhịp phụ BC: L2 = 15m + Bước khung: B = 6m + Sức nâng cầu trục và chế độ làm việc: Q = 30/5 (T) – Nặng + Cao trình mặt ray: H1 = 12,8 + 0,052x52 = 15,5m + Chiều cao chênh lệch 2 khung: Hk = 4m + Mái lộp tơn: độ dốc 10% + Kết cấu mái: nhịp chính – dàn cánh song song  nhịp phụ ­ dầm thép + Cường độ  thép CT34 có: fu = 34 kN/cm2, f = 21 kN/cm2, fv = 12,2 kN/cm2, fc =  30,9 kN/cm2 + Hệ số điều kiện làm việc: γc = 0,9 + Module đàn hồi của thép E = 21000 (kN/cm2) + Bê tơng B20 có: Rb = 1,15 kN/cm2, Rbt = 0,09 kN/cm2 + Que hàn N42 có: fwf = 18 kN/cm2, fws = 16,65 kN/cm2 + Bu lơng 5.6 có: fvb = 19 kN/cm2, ftb = 21kN/cm2 + Vùng gió II địa hình A có: qo = 0,95 kN/m2 + Liên kết dàn với cột là liên kết cứng 0.2.2. Khối lượng u cầu: ­ Thiết kế sơ đồ kết cấu khung ngang cho nhà cơng nghiệp một tầng – hai nhịp,   xác định hệ giằng ­ Tính tốn tải trọng tác dụng lên khung ngang ­ Dựng mơ hình tính tốn bằng phần mềm, xuất kết quả nội lực và tổ  hợp nội   lực cho cột trục A hoặc B và dàn mái ­ Tính tốn thiết kế cột trục A hoặc B và thiết kế dàn mái ­ Thiết kế các chi tiết cột và chi tiết nút dàn ­ Thể hiện bản vẽ khung ngang, các cột – dàn và các chi tiết thiết kế trên 2 bản   vẽ A1 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1. Sơ đồ khung ngang và kết cấu của một nhà cơng nhiệp: 1.1.1. Sơ đồ kết cấu nhà cơng nghiệp 1 tầng: ­ Nhà cơng nghiệp một tầng là kết cấu được cấu tạo từ các khung ngang liên kết  với nhau thơng qua các hệ chống dọc lớp trên và hệ giằng dọc lớp dưới. Hệ khung   liên kết với nhau được gia cố  tang độ  cứng cho tồn bộ  cơng trình bằng các hệ  giằng cột và các hệ  giằng ngang lớp trên và lớp dưới tạo thành một hệ  bất biến  hình và chịu các tải trọng cục bộ.  ­ Các nhà cơng nghiệp cịn có cấu tạo các cửa mái để lấy gió, các cửa mái cũng  được bố trí hệ giằng như hệ giằng mái ­ Với các nhà cơng nghiệp có chiều dài lớn thì được bố trí các khu nhiệt độ, khi  đó cơng trình được chia thành các khối riêng biệt và cấu tạo như một nhà ­  Ở  các vị  trí đầu và cuối một khối nhà các bước cột được bố  trí lùi vào một   đoạn khoảng 500mm cho việc lắp  đặt hệ  sườn tường chắn gió. Các hệ  sườn   tường này cũng có thể được sử dụng ở giữa các bước khung để  chịu tải trọng gió  giảm tải trọng tác dụng lên khung ngang 1.1.2. Sơ đồ khung ngang ­ Khung ngang được cấu tạo bằng các cơt và hệ dàn mái. Các cột của nhịp chính   là các cột bậc với cột trên là cột đặc và cột dưới là cột rỗng bản giằng do nhà có  hệ cầu trục tải trọng 30T (với nhà cơng nghiệp tải cầu trục dưới 30T sử dụng cột   đặc, từ  30­75T nên sử  dụng cột rỗng bản giằng và trên 75T thì sử  dụng cột rỗng   thanh giằng). Cột của nhịp phụ khơng có cầu trục thì sử dụng cột đặc ­ Hệ  dàn mái là hệ  dàn cánh song song đỡ  các tấm lợp là tole. Hệ  cửa mái dọc  nhà với chiều cao sơ bộ là 1,5m và bề rộng là 6m do ngày nay việc lấy gió tự nhiên  làm mát bị  hạn chế  chủ  yếu sử  dụng thơng gió cưỡng bức nên bề  rộng cửa mái  khơng lấy lớn như các cơng thức sơ bộ 1.2. Kích thước chính của khung ngang: 1.2.1. Kích thước cột: ­ Chọn chiều cao mặt ray tới đỉnh cầu trục Hc dựa theo nhịp của cầu trục: Lk = L1 ­ 2λ = 25,5 (m) tra catalo cầu trục ta được: Hc = 2,75 (m) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 8 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An ­ Chiều cao mặt ray đến mép dười vì kèo: H2 = Hc + 0,1 + f = 2,75 + 0,1 + 0,15  =3 (m) với:   0,1 (m) là khe hở an tồn giữa cầu trục và vì kèo f là kích thước xét đến độ võng của dàn vì kèo thường chọn 0,15 (m) ­ Chiều cao sử dụng: H = H1 + H2 = 18,5 (m) ­ Chiều cao thực của cột trên từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dàn: Ht = H2 + Hdc + Hr = 3 + 0,7 + 0,2 = 3,9m với:  chiều cao dầm cầu trục Hdc = (1/8 : 1/10)B = 0,6 : 0,75 (m) chiều cao của ray Hr thường lấy 0,2 (m) ­ Chiều cao thực cột dưới từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện: Hd = H – Ht + H3 = 18,5 – 3,9 + 0,9 = 15,5 (m) với: H3 là phần cột chơn dưới cao trình thường chọn 0,6 – 1 (m) ­ Vì sức cần trục Q = 30T nên ta chọn: + Khoảng cách từ trục định vị đến mép cột; a = 0mm + Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị: λ = 750mm 1 )H t = 325 390(mm)   ht  thường  ­   Chiều   cao  tiết   diện   cột   trên:   h t = ( 12 10 chọn theo bội số của 250mm => chọn ht = 500mm ­ Chiều cao tiết diện cột dưới: hd = a + λ = 750 (mm) 1.2.2. Kích thước dàn: �1 � �1 � L=� * 26 = 1,73 3, 25(m) →chọn  hdan  =  ­   Chiều  cao  dàn:   h dan = � � � 15 � � 15 � � 1,8m ­ Độ dốc dàn: i = 10% tương ứng nghiêng một góc 5o43’ ­ Chiều cao cửa mái chọn 1,5m và bề rộng 6m ­ Chiều cao dầm mái nhịp BC chọn hBC = 500mm ­ Chiều cao thực cột trục C: HC = (H + 0,9) + hdan – Hk – L2*i – hBC =(18,5 + 0,9) + 1,8 – 4 – 15x0,1 – 0,5 =  15,2m ­ Yêu cầu kỹ  thuật: Khoảng cách nút dàn cánh dưới thường từ  3–6m, ta chọn   khoảng cách nút dàn cánh dưới là 3m do mái sử dụng tơn lợp nên khoảng cách xà   gồ  thiết kế cách nhau 1,5m nên khoảng cách thanh bụng đứng chọn 3m. Góc giữa  thanh xiên và thanh cánh dưới thiết kế từ 35–55o SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 9 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 TS Hoàng Bắc An SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452            GVHD:  Trang 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 lfm =       GVHD: TS Hoàng Bắc An Nm 4,33 +1 = + = 1,34cm * h f * βf *f wf *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm 4.4.2.3. Chi tiết 5: Hình 4.5: Nội lực chi tiết 5 ­ Đường hàn liên kết thanh 68 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 68 0,7 * 40,84 +1 = + = 3, 27cm 2* h f * βf * f wf 2* 0,5*12,6 lfm = 0,3* N 68 0,3* 40,84 +1 = + = 1,97cm * h f * βf *f wf *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm ­ Tương tự  như  thanh 68 với nội lực lớn hơn các thanh 21, 27 nên chiều dài   đường hàn các thanh 21, 27 vào bản mã là: lfs = lfm = 4cm ­ Đường hàn liên kết thanh 115 và 116 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Hiệu số nội lực: ΔN = 187,33 – 160,2 = 27,13 kN + Ta có: α = 5o42’ + Nội lực đường hàn sống: Ns = ( 0,7∆N − 0,5Psin α ) + (0,5P cos α) = 9, 45kN   + Nội lực đường hàn sống: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 78 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 Nm = ( 0,3∆N − 0,5P sin α )       GVHD: TS Hoàng Bắc An + (0,5P cos α) = 4,12kN   + Chiều dài đường hàn: lfs = Ns 9, 45 +1 = + = 1,75cm 2* h f * βf * f wf 2* 0,5*12,6 lfm = Nm 4,12 +1 = + = 1,33cm * h f * βf * f wf * 0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm 4.4.3. Nút có nối thanh cánh: 4.4.3.1. Chi tiết 6: Hình 4.6: Nội lực chi tiết  ­ Đường hàn liên kết thanh 53 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 53 0,7 *54,1 +1 = + = 4cm 2* h f * βf * f wf 2* 0,5*12,6 0,3* N 68 0,3*54,1 +1 = + = 2,3cm * h f * βf * f wf * 0,5*12,6 → Chọn lfs = 5cm và lfm = 4cm lfm = ­ Đường hàn liên kết thanh 112 và 113 vào bản mã: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 79 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An + Lực tính tốn mối nối: Nq = 1,2N112 = 1,2*100,2 = 120,24 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 60mm → Aq = 2*6*0,6 + 2*0,6*5 = 13,2 (cm2) + Ứng suất bản ghép:  σq = Nq Aq = 9,11(kN / cm ) < f γ c = 18,9(kN / cm ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh:   N gh = σq A gh = 9,11* * 0,6 = 32,8(kN)   + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: lf = N gh h f βf f wf +1 = 32,8 + = 6, 2(cm)  chọn lf = 7cm 0,5*12,6 → Chọn bản ghép dài: lbg = 7*2 + 5 = 19 (cm) + Đường hàn liên kết thanh 112 vào bản mã với hf = 5mm: N bm2 = 1, 2N112 − 2N gh = 54,64(kN) > 1, 2N112 = 60,12(kN)   → Nbm2 = 60,12 (kN) →  Σlf = N bm + = 10,54(cm)   h f βf f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 4cm: ∑lf = 4*4 = 16 (cm) + Đường hàn liên kết thanh 113 vào bản mã với hf = 5mm: N bm1 = 1, 2N113 − 2N gh = 117, 22(kN) > 1, 2N1 = 91, 41(kN)   → Nbm1 = 117,22 (kN) Vì trên thanh 113 có lực tập trung P = 4,7 kN nên: N bm = →  Σlf = ( N bm1 + P sin α ) + (P cos α) = 117,78(kN)   N bm + = 22,7(cm)   h f βf f wf SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 80 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 6cm: ∑lf = 4*6 = 24 (cm) 4.4.3.2. Chi tiết 7: Hình 4.7: Nội lực chi tiết 7 ­ Tương tự  như  các đường hàn của thanh bụng liên kết với bản mã đã tính  ở  trên, nội lực các thanh 54, 55, 22 cũng khơng lớn hơn các thanh đã tính nên chiều dài  các đường hàn chọn là: lfs = lfm = 4cm ­ Đường hàn liên kết thanh 47 và 48 vào bản mã: + Lực tính tốn mối nối: Nq = 1,2N47 = 1,2*129,31 = 155,17 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 100mm → Aq = 2*10*0,6 + 2*0,6*7,5 = 21 (cm2) + Ứng suất bản ghép:  σq = Nq Aq = 7, 4(kN / cm ) < f γ c = 18,9(kN / cm )   + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh: N gh = σq A gh = 7, *10 * 0,6 = 44, 4(kN)   + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: lf = N gh h f βf f wf +1 = 44, + = 8,05(cm)  chọn lf = 9cm 0,5*12,6 → Chọn bản ghép dài: lbg = 9*2 + 5 = 23 (cm) + Đường hàn liên kết thanh 47 vào bản mã với hf = 5mm: N bm2 = 1, 2N 47 − 2N gh = 66,37(kN) < 1, 2N112 = 77,59(kN)   → Nbm2 = 77,59(kN) →  Σlf = N bm + = 16,32(cm)   h f βf f wf SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 81 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hoàng Bắc An Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 5cm: ∑lf = 4*5 = 20 (cm) + Đường hàn liên kết thanh 113 vào bản mã với hf = 5mm: N bm1 = 1, 2N1 − 2N gh = 122,6(kN) > 1, 2N1 = 105,7(kN)   → Nbm1 = 122,6 (kN) →  Σlf = N bm1 + = 23,5(cm)   h f βf f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 6cm: ∑lf = 4*7 = 28 (cm) 4.4.4. Nút nối ở cơng trường: 4.4.4.1. Chi tiết 8: Hình 4.8: Nội lực chi tiết 8 ­ Đường hàn liên kết thanh 107 vào bản mã: + Lực tính tốn mối nối: Nq = 1,2N107 = 1,2*51,92 = 62,3 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 130mm → Aq = 13*0,6 + 2*0,6*5 = 13,8 (cm2) + Ứng suất bản ghép:  σq = Nq Aq = 4,51(kN / cm ) < f γ c = 18,9(kN / cm )   + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh: N gh = σq A gh = 4,51*13* 0,6 = 35,18(kN)   + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: lf = N gh 2.h f βf f wf +1 = 35,18 + = 3,8(cm)  chọn lf = 4cm * 0,5*12,6 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 82 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hoàng Bắc An + Lực truyền qua bản mã:  N bm = N q − N gh = 27,12(kN) < Nq = 31,15(kN)   → Nbm = 31,15kN + Chiều dài đường hàn thanh 107 với bản mã với hf = 5mm: Σl f = N bm + = 8,94(cm) h f βf f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 4cm: ∑lf = 4*4 = 16 (cm) ­ Đường hàn liên kết thanh 28 vào bản mã như  cách tính đường hàn các thanh   bụng ở trên, nhưng do nội lực thanh nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm ­ Tính tốn đường hàn các chi tiết nối: + Lực truyền qua hai bản nối:  N bn = N bm cos α = 31(kN) + Lực tập trung tại đỉnh:  V = P − 2N gh sin α = −2,3(kN)   + Đường hàn liên kết bản nối với bản mã:  Σlf = N bm + = 3, 47(cm) 2.h f βf f wf Chọn bản nối dày 8mm kích thước 10x15cm + Kiểm tra ứng suất bản nối: σ= N bn 31 = = 2,55(kN / cm ) < f γ c = 18,9(kN / cm )   2A th 2* [ 10 * 0,8 − 2*1, *0,8] + Hai đường hàn liên kết sườn với bản ghép và bản mã:   Σl f = |V| + = 1,18(cm) 2.h f βf f wf Chọn bản sườn dày 8mm kích thước 4x4cm 4.4.4.2. Chi tiết 9: Hình 4.9: Nội lực chi tiết 9 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 83 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An ­ Đường hàn liên kết thanh 117 vào bản mã: + Lực tính tốn mối nối: Nq = 1,2N117 = 1,2*128,83 = 154,6 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 60mm → Aq = 2*6*0,6 + 2*0,6*9 = 18 (cm2) + Ứng suất bản ghép:  σq = Nq Aq = 8,6(kN / cm ) < f γ c = 18,9(kN / cm )   + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh: N gh = σq A gh = 8,6 *6 * 0,6 = 31(kN)   + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: lf = N gh h f βf f wf +1 = 31 + = 5,92(cm)  chọn lf = 7cm 0,5*12,6 → Chọn bản ghép dài: lbg = 7*2 + 5 = 19 (cm) + Lực truyền qua bản mã:  N bm = N q − N gh = 123,6(kN) > Nq = 77,3(kN) →Nbm = 123,6kN + Chiều dài đường hàn thanh 117 với bản mã với hf = 5mm: Σl f = N bm + = 23,62(cm) h f βf f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 7cm: ∑lf = 4*7 = 28 (cm) ­ Đường hàn liên kết thanh 69, 70, 28 vào bản mã như  cách tính đường hàn các  thanh bụng ở trên, nhưng do nội lực thanh nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm ­ Đường hàn liên kết thanh 16 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N16 0,7 * 67,86 +1 = + = 4,77cm 2* h f * βf * f wf 2* 0,5*12,6 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 84 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 lfm =       GVHD: TS Hoàng Bắc An 0,3* N16 0,3*67,86 +1 = + = 2,62cm * h f * βf * f wf * 0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm ­ Tính tốn đường hàn các chi tiết nối: + Lực truyền qua hai bản nối:  N bn = N bm cos α − 1, 2N 69 cos β = 95,83(kN) + Lực tập trung tại đỉnh:  V = 2N gh sin α = 6,16(kN)   + Đường hàn liên kết bản nối với bản mã:  Σlf = N bm + = 10,81(cm) 2.h f βf f wf Chọn bản nối dày 8mm kích thước 20x15cm + Kiểm tra ứng suất bản nối: σ= N bn 95,83 = = 3,94(kN / cm ) < f γ c = 18,9(kN / cm )   2A th 2* [ 20* 0,8 − *1, * 0,8] +   Hai   đường   hàn   liên   kết   sườn   với     ghép       mã:   V Σl f = + = 1, 4(cm) 2.h f βf f wf Chọn bản sườn dày 8mm kích thước 4x4cm 4.4.4.3. Chi tiết 10:  Hình 4.10: Nội lực chi tiết 10 ­ Đường hàn liên kết thanh 49 vào bản mã: + Lực tính tốn mối nối: Nq = 1,2N49 = 1,2*183,02 = 219,62 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 85 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 280mm → Aq = 28*0,6 + 2*0,6*9 = 27,6 (cm2) + Ứng suất bản ghép:  σq = Nq Aq = 7,96(kN / cm ) < f γ c = 18,9(kN / cm )   + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh: N gh = σq A gh = 7,96 * 28*0,6 = 133,73(kN)   + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: lf = N gh 2.h f βf f wf +1 = 133,73 + = 11,61(cm)  chọn lf = 13cm * 0,5*12,6 + Lực truyền qua bản mã:  N bm = N q − N gh = 85,89(kN) < Nq = 109,81(kN) → Nbm = 109,81kN + Chiều dài đường hàn thanh 49 với bản mã với hf = 5mm: Σl f = N bm + = 21, 43(cm) h f βf f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 6cm: ∑lf = 4*6 = 24 (cm) ­ Đường hàn liên kết thanh 58, 59 vào bản mã như cách tính đường hàn các thanh  bụng ở trên, nhưng do nội lực thanh nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm ­ Đường hàn liên kết thanh 16 vào bản mã được tính ở chi tiết 8 ­ Tính tốn đường hàn các chi tiết nối: + Lực truyền qua hai bản nối:  N bn = N bm cos α − 1, 2N 59 cos β = 88(kN) với β = 42o + Lực tập trung tại đỉnh:  V = 2N gh sin α = 26,56(kN)   + Đường hàn liên kết bản nối với bản mã:  Σlf = N bm + = 11,61(cm) 2.h f βf f wf Chọn bản nối dày 8mm kích thước 10x15cm + Kiểm tra ứng suất bản nối: σ= N bn 85,65 = = 7, 24(kN / cm ) < f γ c = 18,9(kN / cm )   2A th 2* [ 10 * 0,8 − *1, *0,8] SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 86 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hoàng Bắc An +   Hai   đường   hàn   liên   kết   sườn   với     ghép       mã:   V Σl f = + = 3,11(cm) 2.h f βf f wf Chọn bản sườn dày 8mm kích thước 4x4cm 4.4.5. Nút liên kết dàn với cột: ­ Momen đầu dàn:  M = −180, 21(kNm) M max = 141,62(kNm)   4.4.5.1. Chi tiết 11: Hình 4.11: Nội lực chi tiết 11 ­ Đường hàn liên kết thanh 45 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 45 0,7 *102,96 +1 = + = 6,72cm 2* h f * βf * f wf 2* 0,5*12,6 lfm = 0,3* N 45 0,3*102,96 +1 = + = 3, 45cm * h f * βf * f wf * 0,5*12,6 → Chọn lfs = 7cm và lfm = 4cm ­ Phản lực đầu dàn dưới: RA = N45sinα = 10,23 (kN) ­ Lực H ngang do momen gây ra: �M M H = max(H1 , H ) = max � , max ho �ho � 180, 21 141,62 � � , �= max � �= 100,12(kN)   1,8 1,8 � � � ­ Bề dày sườn gối: chọn bề rộng sườn bs = 15cm, khoảng cách 2 hàng bu lông b1  = 10cm, chiều dài sườn l = 30cm, cường độ ép mặt của thép fcb = 30,9 kN/cm2 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 87 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hoàng Bắc An ts RA 10, 23 = = 0,022cm bs f cb 15*30,9 ts 0,5 ts 3b1H 3*10* 78,68 = 0,5 = 0,97cm  → tsg = 20mm lf 30 * 21 20mm ­ Kiểm tra ổn định sườn gối:  bs E = 7,5 0, 44 = 13,91  (Thỏa) ts f Hình 4.12. Sơ đồ bố trí bu lơng chi tiết 10 ­ Chiều cao đường hàn liên kết bản mã vào sườn gối: � 6e � H � + �+ R A   � lf � hf 2.lf βf f wf hf � 6*1,1 � 100,12 * � 1+ �+ 10, 23 = 0,184cm   2* 27 *12,6 � 27 � 2 → chọn hf = 5mm ­ Liên kết sườn gối vào cột bằng bu lơng: + Chọn bu lơng 5.6 + Số bu lơng bố trí là 6 bu lơng, được bố trí thành 2 hàng dọc + Khoảng các 2 hàng dọc bu lơng là 70mm và các hàng ngang là 100mm + Lực kéo lớn nhất của bu lơng: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 88 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 N bl max = H z.y1 2 i =1 = yi2       GVHD: TS Hoàng Bắc An 78,68*11,1* 20 = 17,5(kN)   *(202 + 102 ) + Diện tích tiết diện bu lơng:  A bl = N bl max 17,5 = = 0,83(cm )   f tb 21 → Chọn bu lơng d16 có Abn = 1,57 (cm2) ­ Thiết kế gối đỡ: + Chọn gối đỡ dày tg = 30mm, bề rộng gối đỡ bg = 18cm + Hai đường hàn liên kết gối đỡ vào cột chịu một lực: Ng =1,5RA = 15,35 (kN) + Chiều dài mỗi đường hàn liên kết gối vào cột với chiều cao 5mm: lf = Ng 2.h f βf f wf = 1, 22(cm) → Chọn chiều dài đường hàn và cũng là chiều dài bản gối: l = 5cm 4.4.5.2. Chi tiết 12: Hình 4.13: Nội lực chi tiết 12 ­ Đường hàn liên kết thanh 30 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 30 0,7 *83, 28 +1 = + = 5,63cm 2* h f * βf * f wf 2* 0,5*12,6 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 89 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 lfm =       GVHD: TS Hoàng Bắc An 0,3* N 30 0,3*83, 28 +1 = + = 3cm * h f * βf * f wf * 0,5*12,6 → Chọn lfs = 7cm và lfm = 4cm ­ Đường hàn liên kết thanh 50 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs = 0,7 * N 50 0,7 *66,5 +1 = + = 4,7cm 2* h f * βf * f wf 2* 0,5*12,6 lfm = 0,3* N 50 0,3* 66,5 +1 = + = 2,58cm * h f * βf * f wf * 0,5*12,6 → Chọn lfs = 6cm và lfm = 4cm ­ Phản lực đầu dàn dưới: RA = N30sinα + N50.cos30o = 65,86 (kN) ­ Lực H ngang do momen gây ra: �M M H = max(H1 , H ) = max � , max ho �ho � 180, 21 141,62 � � , �= max � �= 100,12(kN) 1,8 1,8 � � � ­ Bề dày sườn gối: chọn bề rộng sườn bs = 15cm, khoảng cách 2 hàng bu lông b1  = 10cm, chiều dài sườn l = 31cm, cường độ ép mặt của thép fcb = 30,9 kN/cm2 ts RA 10, 23 = = 0,022cm bs f cb 15*30,9 ts 0,5 ts 3b1H1 3*10 *100,12 = 0,5 = 1,1cm  → tsg = 20mm lf 30 * 21 20mm ­ Kiểm tra ổn định sườn gối:  SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 bs E = 7,5 0, 44 = 13,91  (Thỏa) ts f Trang 90 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An Hình 4.14. Sơ đồ bố trí bu lơng chi tiết 12 ­ Chiều cao đường hàn liên kết bản mã vào sườn gối: hf 2.lf βf f wf � 6e � H � + �+ R A   � lf � 2 � *10,9 � 100,12 * � 1+ �+ 65,86 = 0, 48cm   2* 28*12,6 28 � � → chọn hf = 5mm hf ­ Liên kết sườn gối vào cột bằng bu lơng: + Chọn bu lơng 5.6 + Số bu lơng bố trí là 6 bu lơng, được bố trí thành 2 hàng dọc + Khoảng các 2 hàng dọc bu lơng là 70mm và các hàng ngang là 100mm + Lực kéo lớn nhất của bu lơng:  N bl max = H1.z.y1 2 i =1 yi2 = 100,12 * 20,9* 20 = 41,85(kN)   * (202 + 102 ) N bl max 41,85 = = 2(cm )   f tb 21 → Chọn bu lơng d20 có Abn = 2,45 (cm ) + Diện tích tiết diện bu lơng:  A bl = ­ Thiết kế gối đỡ: + Chọn gối đỡ dày tg = 30mm, bề rộng gối đỡ bg = 20cm + Hai đường hàn liên kết gối đỡ vào cột chịu một lực: Ng =1,5RA = 98,8 (kN) + Chiều dài mỗi đường hàn liên kết gối vào cột với chiều cao 5mm: Σl f = Ng h f βf f wf = 15,68(cm) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 91 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An → Chọn chiều dài đường hàn và cũng là chiều dài bản gối: l = 10cm TÀI LIỆU THAM KHẢO ­ TCVN 5575 – 2012 KẾT CẤU THÉP – TIÊU CHUẨN THIẾT KỀ ­ Sách “Thiết kế kết cấu thép” – Gs. Đồn Định Kiến ­ Sách “Kết cấu thép cơng trình dân dụng và cơng nghiệp 2” – Phạm Văn Hội ­ Tài liệu “Kết cấu thép – Phần I: Cấu kiện cơ bản” – Đại học kiến trúc TP. Hồ  Chí Minh SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 92 ... MSSV: 13520801452 Trang 5 ĐỒ? ?ÁN? ?KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 0.1. Mục đích u cầu của? ?đồ? ?án: Đồ ? ?án? ?kết? ?cấu? ?thép? ?2 là? ?đồ ? ?án? ?thứ  tư  của sinh viên khoa xây dựng. Thơng qua ...  CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU                                                                           8 1.1 Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nhiệp: 1.1.1 Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp tầng:... ­ Thể hiện bản vẽ khung ngang, các cột – dàn và các chi tiết? ?thiết? ?kế? ?trên 2 bản   vẽ A1 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 7 ĐỒ? ?ÁN? ?KẾT CẤU THÉP 2       GVHD: TS Hồng Bắc An CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1. Sơ? ?đồ? ?khung ngang và? ?kết? ?cấu? ?của một? ?nhà? ?cơng nhiệp: