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 GVHD: TS Hoàng Bắc An Lời nói đầu Mơn học kết cấu thép mơn học quan ngành xây dựng Vì đồ án kết cấu thép đồ án lớn khó sinh viên khoa xây dựng Trong trình làm đồ án thời gian sinh viên học hỏi nhiều kiến thức từ lý thuyết sách kiến thức thực tế, kiến thức truyền đạt từ giảng viên thơng qua đồ án đề sinh viên thiết kế cơng trình phù hợp với thực tiễn Việc làm đồ án giúp sinh viên hiểu lý thuyết rèn luyện them kỹ cho thân làm thuyết minh, hiểu dựng vẽ kỹ bảo vệ đồ án trước giảng viên Trong đồ án kết cấu thép này, em giao thiết kế nhà công nghiệp gần với thực tế Với kiến thức có hạn chế chưa hiểu thấu đáo hết nội dung nên đồ án tránh khỏi sai sót Những sai sót chi tiết chưa phù hợp với thực tiễn mong nhận góp ý hướng dẫn giảng viên để em đúc kết them kiến thức cho thân Trong trình làm đồ án em chân thánh cảm ơn nhiệt tình hướng dẫn thầy Hoàng Bắc An giảng viên phụ trách lớp học phần hướng dẫn giải đáp thắc mắc em đố án Chân thành cảm ơn thầy Sinh viên thực Lý Văn Vinh SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An Mục lục Lời nói đầu Mục lục CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ .6 0.1 Mục đích yêu cầu đồ án: .6 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 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: 11 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN KHUNG NGANG 12 2.1 Tính toán tải trọng tác dụng lên khung: 12 2.1.1 Tải trọng tác dụng lên dàn: 12 2.1.2 Tải trọng tác dụng lên cột: .12 2.1.2.1 Do phản lực dàn: 12 2.1.2.2 Do trọng lượng dầm cầu chạy: 12 2.1.2.3 Do áp lực đứng bánh xe cầu chạy: .12 2.1.2.4: Do lực hãm xe con: 13 2.1.2.5: Tải trọng hệ giằng cột, tole tường: 14 2.1.3 Tải trọng gió lên khung: 14 2.2 Tính nội lực khung: 15 2.2.1 Sơ đồ tính khung: 15 2.2.2 Biểu đồ nội lực cột trục A: .17 2.2.2.1: Tĩnh tải: 17 2.2.2.2: Hoạt tải: 18 2.2.2.7 Tính khung với tải trọng gió trái: .19 2.2.2.8 Tính khung với tải trọng gió phải: 20 2.2.2.3 Tính khung với momen cầu chạy trái: 21 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An 2.2.2.4 Tính khung với momen cầu chạy phải: 22 2.2.2.5 Tính khung với lực hãm trái: 23 2.2.2.6 Tính khung với lực hãm phải: 24 2.3 Xác định nội lực tính tốn: 25 2.3.1 Nguyên tắc tổ hợp nội lực: 25 2.3.2 Bảng tổ hợp nội lực: 25 2.3.2.1 Nội lực cột trục A: .26 2.3.2.2 Tổ hợp nội lực: 27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỘT .28 3.1 Xác định chiều dài tính tốn cột: 28 3.1.1 Chiều dài tính tốn mặt phẳng khung: 28 3.1.2 Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng khung: 28 3.2 Thiết kế tiết diện cột: 29 3.2.1 Tiết diện cột trên: .29 3.2.1.1 Dạng tiết diện: 29 3.2.1.2 Chọn tiết diện: 29 3.2.1.3 Kiểm tra tiết diện chọn: .30 3.2.2 Tiết diện cột dưới: 39 3.2.2.1 Cấu tạo cột: 39 3.2.2.2 Chọn tiết diện: 39 3.2.2.3 Kiểm tra tiết diện nhánh cột chân cột: 42 3.2.2.4 Kiểm tra ổn định toàn cột phương trục ảo với ngẫu lực lực dọc hai nhánh gây ra: 45 3.3 Thiết kế chi tiết cột: 48 3.3.1 Nối cột với phần cột – vai cột: 48 3.3.1.1 Mối nối hai phần cột: .48 3.3.1.2 Cấu tạo tính tốn vai cột: .49 3.3.2 Chân cột – liên kết cột với móng: 51 3.3.2.1 Cấu tạo chân cột: 51 3.3.2.2 Tính tốn chân cột cho nhánh cột: 51 3.3.2.3 Tính tốn liên kết chân cột với móng – Bu lông neo 58 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO 60 4.1 Sơ đồ kích thước dàn: 60 4.2 Tải trọng nội lực dàn: 60 4.2.1 Tải trọng tác dụng lên dàn: 60 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An 4.2.2 Nội lực tính tốn dàn: 61 4.2.3 Tổ hợp nội lực dàn: 62 4.3 Xác định tiết diện dàn: 64 4.3.1 Chiều dài tính tốn dàn: 64 4.3.2 Cấu tạo nút: .64 4.3.2.1 Những yêu cầu cấu tạo chung dàn: 64 4.3.2.2 Các dạng tiết diện dàn: 64 4.3.3 Thiết kế tiết diện dàn: 65 4.3.3.1 Thiết kế dàn chịu nén tâm: .65 4.3.3.2 Kiểm tra dàn chọn chịu kéo: 66 4.3.4 Kết thiết kế tiết diện dàn: 67 4.4 Tính tốn chi tiết dàn: 68 4.4.1 Yêu cầu chung: 68 4.4.2 Nút khơng có nối cánh: 69 4.4.2.1 Chi tiết 3: 69 4.4.2.2 Chi tiết 4: 70 4.4.2.3 Chi tiết 5: 71 4.4.3 Nút có nối cánh: .73 4.4.3.1 Chi tiết 6: 73 4.4.3.2 Chi tiết 7: 74 4.4.4 Nút nối công trường: 75 4.4.4.1 Chi tiết 8: 75 4.4.4.2 Chi tiết 9: 77 4.4.4.3 Chi tiết 10: 79 4.4.5 Nút liên kết dàn với cột: 80 4.4.5.1 Chi tiết 11: 80 4.4.5.2 Chi tiết 12: 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 0.1 Mục đích yêu cầu đồ án: Đồ án kết cấu thép đồ án thứ tư sinh viên khoa xây dựng Thông qua kiến thức học lớp hiểu biết bổ sung them thông qua trình làm đồ án hỗ trợ them cho sinh viên số mặt như: - Giúp sinh viên ôn lại kiến thức học học phần kết cấu thép biết cách vận dụng kiến thức vào cơng trình thực tế - Biết thêm cấu tạo cơng trình thép gồm phận cấu trúc - Giúp sinh viên làm quen với cách làm đồ án khác so với đồ án học trước 0.2 Nội dung khối lượng yêu cầu: 0.2.1 Đề tài số liệu: - Thiết kế nhà công nghiệp tầng nhịp gồm: nhịp có cầu trục nhịp phụ khơng cầu trục Hình 0.1: Sơ đồ nhà cơng nghiệp tầng – hai nhịp - Số liệu thiết kế: + Chiều dài nhà: ∑B = 120 + 6*4 = 144 (m) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Bề rộng nhịp AB: L1 = 27m + Bề rộng nhịp phụ BC: L2 = 15m + Bước khung: B = 6m + Sức nâng cầu trục chế độ làm việc: Q = 30/5 (T) – Nặng + Cao trình mặt ray: H1 = 12,8 + 0,052x52 = 15,5m + Chiều cao chênh lệch khung: Hk = 4m + Mái lộp tôn: độ dốc 10% + Kết cấu mái: nhịp – 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 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 liên kết cứng 0.2.2 Khối lượng yêu cầu: - Thiết kế sơ đồ kết cấu khung ngang cho nhà công nghiệp tầng – hai nhịp, xác định hệ giằng - Tính tốn tải trọng tác dụng lên khung ngang - Dựng mơ hình tính toán phần mềm, xuất kết nội lực tổ hợp nội lực cho cột trục A B dàn mái - Tính tốn thiết kế cột trục A B thiết kế dàn mái - Thiết kế chi tiết cột chi tiết nút dàn - Thể vẽ khung ngang, cột – dàn chi tiết thiết kế vẽ A1 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1 Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nhiệp: 1.1.1 Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp tầng: - Nhà công nghiệp tầng kết cấu cấu tạo từ khung ngang liên kết với thông qua hệ chống dọc lớp hệ giằng dọc lớp Hệ khung liên kết với gia cố tang độ cứng cho tồn cơng trình hệ giằng cột hệ giằng ngang lớp lớp tạo thành hệ bất biến hình chịu tải trọng cục - Các nhà cơng nghiệp cịn có cấu tạo cửa mái để lấy gió, cửa mái bố trí hệ giằng hệ giằng mái - Với nhà cơng nghiệp có chiều dài lớn bố trí khu nhiệt độ, cơng trình chia thành khối riêng biệt cấu tạo nhà - Ở vị trí đầu cuối khối nhà bước cột bố trí lùi vào đoạn khoảng 500mm cho việc lắp đặt hệ sườn tường chắn gió Các hệ sườn tường sử dụng bước khung để chịu tải trọng gió giảm tải trọng tác dụng lên khung ngang 1.1.2 Sơ đồ khung ngang - Khung ngang cấu tạo cơt hệ dàn mái Các cột nhịp cột bậc với cột cột đặc cột cột rỗng giằng nhà có hệ cầu trục tải trọng 30T (với nhà cơng nghiệp tải cầu trục 30T sử dụng cột đặc, từ 3075T nên sử dụng cột rỗng giằng 75T sử dụng cột rỗng giằng) Cột nhịp phụ khơng có cầu trục sử dụng cột đặc - Hệ dàn mái hệ dàn cánh song song đỡ lợp tole Hệ cửa mái dọc nhà với chiều cao sơ 1,5m bề rộng 6m ngày việc lấy gió tự nhiên làm mát bị hạn chế chủ yếu sử dụng thơng gió cưỡng nên bề rộng cửa mái không lấy lớn công thức sơ 1.2 Kích thước khung ngang: 1.2.1 Kích thước cột: - Chọn chiều cao mặt ray tới đỉnh cầu trục Hc dựa theo nhịp cầu trục: Lk = L1 - 2λ = 25,5 (m) tra catalo cầu trục ta được: Hc = 2,75 (m) - Chiều cao mặt ray đến mép dười kèo: H = Hc + 0,1 + f = 2,75 + 0,1 + 0,15 =3 (m) với: 0,1 (m) khe hở an toàn cầu trục kèo SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An f kích thước xét đến độ võng dàn kèo thường chọn 0,15 (m) - Chiều cao sử dụng: H = H1 + H2 = 18,5 (m) - Chiều cao thực cột từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dàn: Ht = H2 + Hdc + Hr = + 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 ray Hr thường lấy 0,2 (m) - Chiều cao thực cột 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 phần cột chôn cao trình thường chọn 0,6 – (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 - Chiều cao tiết diện cột trên: h t  ( � )H t  325 �390(mm) ht thường chọn 12 10 theo bội số 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 góc 5o43’ - Chiều cao cửa mái chọn 1,5m 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 – – 15x0,1 – 0,5 = 15,2m - Yêu cầu kỹ thuật: Khoảng cách nút dàn cánh thường từ 3–6m, ta chọn khoảng cách nút dàn cánh 3m mái sử dụng tôn lợp nên khoảng cách xà gồ thiết kế cách 1,5m nên khoảng cách bụng đứng chọn 3m Góc xiên cánh thiết kế từ 35–55o SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TS Hoàng Bắc An SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 GVHD: Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TS Hồng Bắc An GVHD: Hình 1.1: Kích thước khung ngang SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều dài đường hàn: lfs  0,7 * N 51 0,7 *67,84 1    4,8cm 2* h f * f * f wf 2*0,5*12,6 lfm  0,3* N 51 0,3*67,84 1    2,6cm 2* h f * f *f wf *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 5cm - Đường hàn liên kết 110 111 vào mã: + Chọn hf = 5mm + Hiệu số nội lực: ΔN = N111 – N110 = 27 kN + Ta có: α = 5o42’ + Nội lực đường hàn sống: Ns   0,7N  0,5Psin    (0,5P cos )  9,64kN  (0,5P cos )  4,33kN + Nội lực đường hàn sống: Nm   0,3N  0,5Psin   + Chiều dài đường hàn: lfs  Ns 9,64 1    1,8cm 2* h f * f * f wf 2*0,5*12,6 lfm  Nm 4,33 1    1,34cm * h f * f *f wf *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm 4.4.2.3 Chi tiết 5: Hình 4.5: Nội lực chi tiết SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 70 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An - Đường hàn liên kết 68 vào mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs  0,7 * N 68 0,7 * 40,84 1    3, 27cm 2* h f * f * f wf 2* 0,5*12,6 lfm  0,3* N 68 0,3* 40,84 1    1,97cm * h f * f *f wf *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm - Tương tự 68 với nội lực lớn 21, 27 nên chiều dài đường hàn 21, 27 vào mã là: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 115 116 vào 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    (0,5P cos )  9, 45kN + Nội lực đường hàn sống: Nm   0,3N  0,5P sin    (0,5P cos )  4,12kN + Chiều dài đường hàn: lfs  Ns 9, 45 1    1,75cm 2* h f * f * f wf 2* 0,5*12,6 lfm  Nm 4,12 1    1,33cm * h f * f *f wf 2* 0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 71 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An 4.4.3 Nút có nối cánh: 4.4.3.1 Chi tiết 6: Hình 4.6: Nội lực chi tiết - Đường hàn liên kết 53 vào mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: 0,7 * N 53 0,7 *54,1 1    4cm 2* h f * f * f wf 2* 0,5*12,6 lfs  0,3* N 68 0,3*54,1 1    2,3cm * h f * f *f wf *0,5*12,6 → Chọn lfs = 5cm lfm = 4cm lfm  - Đường hàn liên kết 112 113 vào mã: + 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 ghép có bề dày tbg = 6mm bề rộng bgh = 60mm → Aq = 2*6*0,6 + 2*0,6*5 = 13,2 (cm2) + Ứng suất ghép: q  Nq Aq  9,11(kN / cm )  f  c  18,9(kN / cm ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết ghép vào cánh: N gh  q A gh  9,11* 6* 0,6  32,8(kN) + Chiều dài liên kết ghép vào cánh với chiều cao đường hàn 5mm: lf  N gh h f f f wf 1  32,8   6, 2(cm) chọn lf = 7cm 0,5*12,6 → Chọn ghép dài: lbg = 7*2 + = 19 (cm) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 72 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Đường hàn liên kết 112 vào mã với hf = 5mm: N bm  1, 2N112  2N gh  54,64(kN)  1, 2N112  60,12(kN) → Nbm2 = 60,12 (kN) → l f  N bm   10,54(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 4cm: ∑lf = 4*4 = 16 (cm) + Đường hàn liên kết 113 vào mã với hf = 5mm: N bm1  1, 2N113  2N gh  117, 22(kN)  1, 2N1  91, 41(kN) → Nbm1 = 117,22 (kN) Vì 113 có lực tập trung P = 4,7 kN nên: N bm  → lf   N bm1  P sin    (P cos )  117,78(kN) N bm   22,7(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 6cm: ∑lf = 4*6 = 24 (cm) 4.4.3.2 Chi tiết 7: Hình 4.7: Nội lực chi tiết - Tương tự đường hàn bụng liên kết với mã tính trên, nội lực 54, 55, 22 không lớn tính nên chiều dài đường hàn chọn là: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 47 48 vào 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 ghép có bề dày tbg = 6mm bề rộng bgh = 100mm → Aq = 2*10*0,6 + 2*0,6*7,5 = 21 (cm2) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 73 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Ứng suất ghép: q  Nq Aq  7, 4(kN / cm )  f  c  18,9(kN / cm ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết ghép vào cánh: N gh  q A gh  7, *10 * 0,6  44, 4(kN) + Chiều dài liên kết ghép vào cánh với chiều cao đường hàn 5mm: lf  N gh h f f f wf 1  44,   8,05(cm) chọn lf = 9cm 0,5*12,6 → Chọn ghép dài: lbg = 9*2 + = 23 (cm) + Đường hàn liên kết 47 vào mã với hf = 5mm: N bm2  1, 2N 47  2N gh  66,37(kN)  1, 2N112  77,59(kN) → Nbm2 = 77,59(kN) → l f  N bm   16,32(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 5cm: ∑lf = 4*5 = 20 (cm) + Đường hàn liên kết 113 vào mã với hf = 5mm: N bm1  1, 2N1  2N gh  122,6(kN)  1, 2N1  105,7(kN) → Nbm1 = 122,6 (kN) → lf  N bm1   23,5(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 6cm: ∑lf = 4*7 = 28 (cm) 4.4.4 Nút nối công trường: 4.4.4.1 Chi tiết 8: Hình 4.8: Nội lực chi tiết SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 74 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An - Đường hàn liên kết 107 vào 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 ghép có bề dày tbg = 6mm bề rộng bgh = 130mm → Aq = 13*0,6 + 2*0,6*5 = 13,8 (cm2) + Ứng suất ghép: q  Nq Aq  4,51(kN / cm )  f. c  18,9(kN / cm ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết ghép vào cánh: N gh  q A gh  4,51*13*0,6  35,18(kN) + Chiều dài liên kết ghép vào cánh với chiều cao đường hàn 5mm: N gh 35,18   3,8(cm) chọn lf = 4cm 2.h f f f wf *0,5*12,6 N + Lực truyền qua mã: N bm  N q  N gh  27,12(kN)  q  31,15(kN) lf  1  → Nbm = 31,15kN + Chiều dài đường hàn 107 với mã với hf = 5mm: lf  N bm   8,94(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 4cm: ∑lf = 4*4 = 16 (cm) - Đường hàn liên kết 28 vào mã cách tính đường hàn bụng trên, nội lực nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm - Tính tốn đường hàn chi tiết nối: + Lực truyền qua hai nối: N bn  N bm cos   31(kN) + Lực tập trung đỉnh: V  P  2N gh sin   2,3(kN) + Đường hàn liên kết nối với mã: lf  N bm   3, 47(cm) 2.h f f f wf Chọn nối dày 8mm kích thước 10x15cm + Kiểm tra ứng suất nối:  N bn 31   2,55(kN / cm )  f. c  18,9(kN / cm ) 2A th 2*  10 *0,8  2*1, 2*0,8 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 75 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Hai đường hàn liên kết sườn với ghép mã: lf  |V|   1,18(cm) 2.h f f f wf Chọn sườn dày 8mm kích thước 4x4cm 4.4.4.2 Chi tiết 9: Hình 4.9: Nội lực chi tiết - Đường hàn liên kết 117 vào 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 ghép có bề dày tbg = 6mm bề rộng bgh = 60mm → Aq = 2*6*0,6 + 2*0,6*9 = 18 (cm2) + Ứng suất ghép: q  Nq Aq  8,6(kN / cm )  f  c  18,9(kN / cm ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết ghép vào cánh: N gh  q A gh  8,6* 6* 0,6  31(kN) + Chiều dài liên kết ghép vào cánh với chiều cao đường hàn 5mm: lf  N gh h f f f wf 1  31   5,92(cm) chọn lf = 7cm 0,5*12,6 → Chọn ghép dài: lbg = 7*2 + = 19 (cm) + Lực truyền qua mã: N bm  N q  N gh  123,6(kN)  Nq  77,3(kN) →Nbm = 123,6kN SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 76 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều dài đường hàn 117 với mã với hf = 5mm: lf  N bm   23,62(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 7cm: ∑lf = 4*7 = 28 (cm) - Đường hàn liên kết 69, 70, 28 vào mã cách tính đường hàn bụng trên, nội lực nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 16 vào mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs  0,7 * N16 0,7 *67,86 1    4,77cm 2* h f * f * f wf 2* 0,5*12,6 lfm  0,3* N16 0,3*67,86 1    2,62cm 2* h f * f *f wf *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm - Tính toán đường hàn chi tiết nối: + Lực truyền qua hai nối: N bn  N bm cos   1, 2N 69 cos   95,83(kN) + Lực tập trung đỉnh: V  2N gh sin   6,16(kN) + Đường hàn liên kết nối với mã: lf  N bm   10,81(cm) 2.h f f f wf Chọn nối dày 8mm kích thước 20x15cm + Kiểm tra ứng suất nối:  N bn 95,83   3,94(kN / cm )  f  c  18,9(kN / cm ) 2A th 2*  20*0,8  4*1, *0,8 + Hai đường hàn liên V lf    1, 4(cm) 2.h f f f wf kết sườn với ghép mã: Chọn sườn dày 8mm kích thước 4x4cm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 77 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An 4.4.4.3 Chi tiết 10: Hình 4.10: Nội lực chi tiết 10 - Đường hàn liên kết 49 vào mã: + Lực tính toán mối nối: Nq = 1,2N49 = 1,2*183,02 = 219,62 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn ghép có bề dày tbg = 6mm bề rộng bgh = 280mm → Aq = 28*0,6 + 2*0,6*9 = 27,6 (cm2) + Ứng suất ghép: q  Nq Aq  7,96(kN / cm )  f  c  18,9(kN / cm ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết ghép vào cánh: N gh  q A gh  7,96 * 28*0,6  133,73(kN) + Chiều dài liên kết ghép vào cánh với chiều cao đường hàn 5mm: lf  N gh 2.h f f f wf 1  133,73   11,61(cm) chọn lf = 13cm * 0,5*12,6 + Lực truyền qua mã: N bm  N q  N gh  85,89(kN)  Nq  109,81(kN) → Nbm = 109,81kN + Chiều dài đường hàn 49 với mã với hf = 5mm: lf  N bm   21, 43(cm) h f f f wf Chọn chiều dài đường hàn 6cm: ∑lf = 4*6 = 24 (cm) - Đường hàn liên kết 58, 59 vào mã cách tính đường hàn bụng trên, nội lực nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 16 vào mã tính chi tiết SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 78 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hồng Bắc An - Tính tốn đường hàn chi tiết nối: + Lực truyền qua hai nối: N bn  N bm cos   1, 2N 59 cos   88(kN) với β = 42o + Lực tập trung đỉnh: V  2N gh sin   26,56(kN) + Đường hàn liên kết nối với mã: lf  N bm   11,61(cm) 2.h f f f wf Chọn nối dày 8mm kích thước 10x15cm + Kiểm tra ứng suất nối:  N bn 85,65   7, 24(kN / cm )  f. c  18,9(kN / cm ) 2A th 2*  10*0,8  2*1, 2*0,8 + Hai đường hàn liên V l f    3,11(cm) 2.h f f f wf kết sườn với ghép mã: Chọn sườn dày 8mm kích thước 4x4cm 4.4.5 Nút liên kết dàn với cột: M  180, 21(kNm) � - Momen đầu dàn: � M max  141,62(kNm) � 4.4.5.1 Chi tiết 11: Hình 4.11: Nội lực chi tiết 11 - Đường hàn liên kết 45 vào mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs  0,7 * N 45 0,7 *102,96 1    6,72cm 2* h f * f * f wf 2* 0,5*12,6 lfm  0,3* N 45 0,3*102,96 1    3, 45cm 2* h f * f *f wf *0,5*12,6 → Chọn lfs = 7cm lfm = 4cm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 79 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An - Phản lực đầu dàn dưới: RA = N45sinα = 10,23 (kN) - Lực H ngang 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 b s = 15cm, khoảng cách hàng bu lông b1 = 10cm, chiều dài sườn l = 30cm, cường độ ép mặt thép fcb = 30,9 kN/cm2 RA 10, 23 � t �   0,022cm s � bf 15*30,9 s cb � � 3b1H 3*10* 78,68 �  0,5  0,97cm → tsg = 20mm �t s �0,5 lf 30 * 21 � �t s �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 mã vào sườn gối: hf � 2.lf f f wf � 6e � H �  � R A � lf � 2 � 6*1,1 � hf � 100,122 * � 1 � 10, 23  0,184cm 2* 27 *12,6 � 27 � → chọn hf = 5mm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 80 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An - Liên kết sườn gối vào cột bu lông: + Chọn bu lông 5.6 + Số bu lơng bố trí bu lơng, bố trí thành hàng dọc + Khoảng hàng dọc bu lông 70mm hàng ngang 100mm + Lực kéo lớn bu lông: N bl max  H z.y1 2.�yi2  78,68*11,1* 20  17,5(kN) 2*(202  102 ) i 1 + 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 lực: Ng =1,5RA = 15,35 (kN) + Chiều dài đường hàn liên kết gối vào cột với chiều cao 5mm: lf  Ng 2.h f f f wf  1, 22(cm) → Chọn chiều dài đường hàn chiều dài gối: l = 5cm 4.4.5.2 Chi tiết 12: Hình 4.13: Nội lực chi tiết 12 - Đường hàn liên kết 30 vào mã: + Chọn hf = 5mm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 81 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều dài đường hàn: lfs  0,7 * N 30 0,7 *83, 28 1    5,63cm 2* h f * f * f wf 2* 0,5*12,6 lfm  0,3* N 30 0,3*83, 28 1    3cm * h f * f *f wf 2*0,5*12,6 → Chọn lfs = 7cm lfm = 4cm - Đường hàn liên kết 50 vào mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs  0,7 * N50 0,7 *66,5 1    4,7cm 2* h f * f * f wf 2* 0,5*12,6 lfm  0,3* N 50 0,3* 66,5 1    2,58cm 2* h f * f *f wf *0,5*12,6 → Chọn lfs = 6cm lfm = 4cm - Phản lực đầu dàn dưới: RA = N30sinα + N50.cos30o = 65,86 (kN) - Lực H ngang 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 b s = 15cm, khoảng cách hàng bu lông b1 = 10cm, chiều dài sườn l = 31cm, cường độ ép mặt thép f cb = 30,9 kN/cm2 RA 10, 23 � t �   0,022cm s � bf 15*30,9 s cb � � 3b1H1 3*10 *100,12 �  0,5  1,1cm → tsg = 20mm �t s �0,5 lf 30 * 21 � �t s �20mm � � - Kiểm tra ổn định sườn gối: bs E  7,5 �0, 44  13,91 (Thỏa) ts f SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 82 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An Hình 4.14 Sơ đồ bố trí bu lơng chi tiết 12 - Chiều cao đường hàn liên kết mã vào sườn gối: hf � 2.lf f f wf � 6e � H �  � R A � lf � 2 � *10,9 � hf � 100,122 * � 1 � 65,86  0, 48cm 2* 28*12,6 28 � � → chọn hf = 5mm - Liên kết sườn gối vào cột bu lông: + Chọn bu lông 5.6 + Số bu lơng bố trí bu lơng, bố trí thành hàng dọc + Khoảng hàng dọc bu lông 70mm hàng ngang 100mm + Lực kéo lớn bu lông: N bl max  H1.z.y1 2.�yi2  100,12 * 20,9* 20  41,85(kN) *(202  102 ) i 1 N bl max 41,85   2(cm ) f tb 21 → Chọn bu lông d20 có Abn = 2,45 (cm ) + Diện tích tiết diện bu lông: 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 lực: Ng =1,5RA = 98,8 (kN) + Chiều dài đường hàn liên kết gối vào cột với chiều cao 5mm: l f  Ng  15,68(cm) h f f f wf → Chọn chiều dài đường hàn chiều dài gối: l = 10cm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 83 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An TÀI LIỆU THAM KHẢO - TCVN 5575 – 2012 KẾT CẤU THÉP – TIÊU CHUẨN THIẾT KỀ - Sách “Thiết kế kết cấu thép” – Gs Đoàn Định Kiến - Sách “Kết cấu thép cơng trình dân dụng cơng nghiệp 2” – Phạm Văn Hội - Tài liệu “Kết cấu thép – Phần I: Cấu kiện bản” – Đại học kiến trúc TP Hồ Chí Minh SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 84 ... cầu: CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 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... dàn chi tiết thiết kế vẽ A1 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1 Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nhiệp:... nhiệp: 1.1.1 Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp tầng: - Nhà công nghiệp tầng kết cấu cấu tạo từ khung ngang liên kết với thông qua hệ chống dọc lớp hệ giằng dọc lớp Hệ khung liên kết với gia cố tang