TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC THUYẾT MINH THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP I Sè liÖu thiÕt kÕ ThiÕt kÕ khung ngang chịu lực nhà công nghiệp tầng, mét nhÞp víi sè liƯu cho tríc nh sau: - NhÞp khung ngang : L = 30 m - Bíc khung : B = 6,5 m - Sức nâng cầu trục: Q = 63 KN - Cao trình đỉnh ray: + 6,5 m - Độ dốc mái : i = 10 % - Chiều dài nhà: 91 m - Phân vùng gió: II-A - Địa hình A - Vật liệu thép mác CCT38s có cờng độ : f = 23 kN/cm2 ;fv = 13,2 kN/cm2 ; fc = 36,2kN/cm2 - Hàn tay, dùng que hàn N42,phơng pháp kiểm tra thông thêng cã : f ws = 17,1 kN/ cm , f wf = 18 kN/ cm - VËt liệu bulông liên kết bu lông cờng độ cao, cÊp ®é bỊn 8.8 cã: f vb = 32 kN/ cm , f tb = 40 kN/ cm , f cb = 39,5 kN/ cm VËt liÖu bulông neo làm từ thép CT38 có f tb = 15 kN/ cm - Bêtông móng cấp độ bền B20 cã R b = 1,15kN/ cm II X¸c định kích thớc khung ngang II.1 La chn dm cu trc Nhịp Chiều Khoản Nhịp cao g L (m) Bề rộng Bề rộng Gabarit cách Gabarit đáy LK HK zmin BK KK (m) (mm) (mm) (mm) (mm) T.Lợng T.Lợng áp lực áp lực cầu trục xe G (T) Gxc Pmax Pmin (T) (kN) (kN) 61,1 29,2 30 28 870 180 5300 4600 13,64 0,605 II.2.Theo ph¬ng thng đứng Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang : H H K bK 0,87 0,3 1,17(m) SVTH: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Víi H K 0,87 m bK 0,3m ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC - tra catalô cầu trục; - khe hở an toàn cầu trơc vµ xµ ngang; Chän H 1,2m ChiỊu cao cđa cét khung, tÝnh tõ mỈt mãng ®Õn xµ ngang: H H1 H H 6,5 1,2 7,7( m) Trong ®ã : H1 6,5m H3 = m - cao trình đỉnh ray - phần cột chôn díi nỊn, coi mỈt mãng ë cèt 0,000 ChiỊu cao phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang là: 1 10 � �1 � �8 10 � �B � � � �6,5 (0,81 �0,65) (m) Chiều cao dầm cầu trục: H dct � � � Chọn H dct 0,7 (m) H t H dct H H r 0,7 1,2 0,2 2,1(m) ChiỊu cao cđa phÇn cét tÝnh từ mặt móng đến mặt vai cột: H d H1 hr H dct H 6,5 0,2 0,7 5,6(m) H H t H d 2,1 5,6 7,7(m) II.3.Theo phơng ngang Coi trục định vị trùng với mép cột ( a = ) Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cÇu trơc : L1 L LK 30 28 1(m) 2 ChiÒu cao tiÕt diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng : 1 � �1 � h� � � H � � � �7,7 (0,385 �0,51) m 15 20 � �20 15 � � Chän h = 50 cm Kiểm tra khe hở cầu trục cột khung: z L1 h 0,5 0,5(m) zmin 0,18(m) SVTH: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC i = 10% i = 10% +7.70 +6.50 +5.60 Q = 63KN +0.00 30000 A B C¸c kÝch thíc chÝnh cđa khung ngang III.Tác dụng cách bố trí hệ giằng mái, gi»ng cét III.1.T¸c dơng cđa hƯ gi»ng m¸i, gi»ng cét HƯ gi»ng lµ mét bé phËn quan träng cđa kÕt cấu nhà, có tác dụng: + Bảo đảm bất biến hình độ cứng không gian kết cấu chịu lực nhà + Chịu phần tải trọng tác dụng theo phơng dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung nh gió lên tờng hồi, lực hÃm cầu trục + Bảo đảm ổn định cho cấu kiện chịu nén kết cấu + Làm cho lắp dựng an toàn, thuận tiện Hệ thống giằng nhà xởng đợc chia thành hai nhóm: giằng mái gi»ng cét III.2.Bè trÝ hƯ gi»ng m¸i, gi»ng cét: chi tiÕt d chi tiÕt c 7500 7500 B 7500 30000 chi tiÕt a gi»ng m¸i 7500 chi tiÕt b a 6500 6500 6500 6500 6500 6500 6500 6500 91000 6500 6500 10 6500 11 6500 12 6500 13 6500 14 15 Mặt bố trí hệ giằng mái SVTH: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC t hép g iằng đầu c ộ t u20 +7.70 +5.60 c hi t iÕt e +0.00 6500 6500 6500 6500 6500 6500 6500 6500 91000 6500 6500 10 6500 11 6500 12 6500 13 6500 14 15 Hệ giằng cột IV.ThiÕt kế xà gồ mái IV.1 Tải trọng IV.1.1 Tĩnh tải Tôn mái ta dùng loại nh hình vẽ: Chn tm lợp mái tơn có q 0,15kN / m tc Tường tơn bao che có chiều dày 0,7mm cú q 0,0655kN / m Chọn sơ xà gồ chữ C có mà hiệu 7CS2,5x065 có trọng lợng tiÓu chuÈn tc b»ng 4,22kG/m Xà gồ chữ C mã hiệu có thơng số sau: I y 29,68cm I x 260,14cm Sy 6,64cm3 Sx 29,33cm3 q tc 4, 22kG / m A 5, 43cm SVTH: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC 2.I x 2.260,14 28,904cm3 D 18 Iy 29,68 Wy 6,57cm3 B x o 6, 1,88 Wx 64 20 180 1.7 Với khoảng cách xà gồ theo phơng mặt dốc mái a xg L 1,5 1,507m cos5,71 30 Số xà gồ bên mái gữa khung là: 2.a + = 2.1,507 + = 11 xg IV.1.2 Ho¹t tải: Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995 p tc 0,3kN / m ; p 1,3 ; p tt p p tc 1,3.0,3 0,39kN / m IV.1.3 Tỉng t¶i trọng tác dụng lên xà gồ: Gm ti trng tm lợp, tải trọng thân hoạt tải mái Với mái có độ dốc 10% mái tạo với phương ngang góc =5,71 Vì xà gồ cấu kiện chịu uốn xiên Trường hợp xà gồ gặp nguy hiểm tổng tĩnh tải hoạt tải tác dụng q tc g mtc p mtc a xg g tcxg 0,15 0,3 1,507 0,0422 0,7204kN / m tc q tt g g mtc p p mtc a xg gg xg 1,05.0,15 1,3.0,3 1,507 1,05.0,0422 0,8694kN / m IV.2 Tính toán xà gồ: Xét tải trọng tác dụng lên xà gồ theo hệ trục toạ độ Oxy có trục Ox tạo với phơng ngang gãc 5,710 SVTH: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC y x qx x q qy y tc qtc x q sin 0,7204.0,099 0,072kN / m qtcy qtc cos 0,7204.0,995 0,717kN/m qttx qtt sin 0,8694.0,099 0,087kN/m qtty qtt cos 0,8694.0,995 0,865kN/m tt qy tt qx 6500 6500 mx my M=qb y x M=qb tt tt 32 Sơ đồ tính xà gồ IV.2.1 Kiểm tra điều kiện bền xà gồ: td Mx Mx My �f c Wx Wy qytt.B2 tt 2 q B 0,086�6,5 0,865�6,52 0,11kNm 4,57kNm ; My x 32 32 8 Víi xµ gå 7CS2,5x065 cã: SVTH: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG td ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC M y 4,57 �102 0,11�102 x 17, 49kN / cm2 f 23kN / cm2 c W W 28,904 6,566 x y M IV.2.2 Kiểm tra độ võng xà gồ: Theo ph¬ng Oy: tc qy B 0,717.6,54 y � � 0,0305m 384 E.I x 384 2,1.109.260,14.10 9 §iỊu kiƯn kiĨm tra: 0,0305 � � 0,0047 � � 0,005 B 6,5 B 200 Vậy xà gồ đà chọn đảm bảo điều kiện độ bền độ võng V.tải trọng tác dụng lên khung ngang V.1 Tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) Độ dốc mái i = 10 % => a = 5,710 ( sin 0,0995 ; cos 0,995 ) Tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lợng lớp mái, trọng lợng thân xà gồ, trọng lợng thân khung ngang dầm cầu trục Trọng lợng thân lợp,lớp cách nhiệt xà gồ mái lấy 0,15 kN/m2 Trọng lợng thân xà ngang chọn sơ kN/m Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang là: q1 1,1.0,15.6,5 1,05.1 2,13(kN / m) 0,995 Träng lỵng thân tôn tờng xà gồ tờng lấy 0,15 kN / m Quy thành tải tập trung đặt đỉnh cột: q2 =1,05.0,15.B.H = 1,05.0,15.6,5.7,7 = 7,88 (kN) Trọng lợng thân dầm cầu trục chọn sơ kN/m Quy thành tải tập trung mômen lệch tâm đặt cao trình vai cột: q3 =1,05.1.B = 1,05.1.6,5 = 6,825 (kN) M q3 ( L1 0,5h) �6,825.(1 0,5.0,5) 5,12 (kNm) SVTH: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC 2,13kN/m 7,88 kN 6,825 kN 5,12 kNm 5,12 kNm 6,825 kN 5600 2100 7,88 kN 30000 Sơ đồ tính khung với tải trọng thờng xuyên ( tĩnh tải ) V.2 Hoạt tải mái: Theo TCVN 2737 1995 [2], trị số tiêu chuẩn hoạt tải thi công sửa chữa mái (mái lợp tôn) 0,3 kN / cm , hệ số vợt tải 1,3 Quy đổi tải trọng phân bố xà ngang: 1,3.0,3.6,5.cos(5,71) 2,52(kN / m) 2,52 kN/m 2,52 kN/m a) 30000 b) 30000 Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái a) Hoạt tải mái nửa trái b) Hoạt tải mái nửa phải SVTH: TRNG I HC KIN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐỒN TUYẾT NGỌC V.3.T¶i träng giã: Do Ph©n vïng giã: II-A=> Wo 0,95 0,12 0,83( kN / m ) Tại đỉnh cột có cao trình 7,7m địa hình A nội suy=>k1=1,13 Tại đỉnh mái có cao trình 9,2m địa hình A nội suy =>k2=1,16 k3 k1 k2 1,13 1,162 1,146 2 Tải trọng gió tác dụng lên cột : Phía đón gió : 1, 2.Wo k.c.B 1,2.0,83.1,13.0,8.6,5 5,85( kN / m) PhÝa khuÊt giã:1,2.Wo k c.B 1, 2.0,83.1,13.0,5.6,5 3,66(kN / m) (HÖ số k đợc tra bảng từ giá trị độ cao z=7,7m) Tải trọng gió tác dụng lên mái : Phía ®ãn giã : 1,2.Wo k.c.B 1, 2.0,83.1,146.0, 2509.6,5 1,86(kN / m) PhÝa khuÊt giã: 1,2.Wo k c.B 1,2.0,83.1,146.0,4.6,5 2,97(kN / m) + Căn vào hình dạng mặt nhà góc dốc mái, hệ số khí động xác định theo bảng III.3 phụ lục, nội suy ta có Ce1 0, 2509; Ce 0, ; Ce3 0,5 SVTH: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG Ce2 = - 0,4 Ce3 = - 0,5 Ce = + 0,8 Ce1 = - 0,2509 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC a/ 30000 2,97 kN/m 3,66 kN/m 5,85 kN/m 1,86 kN/m b/ 30000 2,97 kN/m 5,85 kN/m 3,66 kN/m 1,86 kN/m c/ 30000 S¬ đồ tính khung với tải trọng gió a/ Sơ đồ xác định hệ số khí động ; b/ Gió trái sang ; c/ Gió phải sang V.4.Hoạt tải cầu trục Theo bảng II.3 phụ lục, thông số cầu trục søc n©ng 6,3 (T) nh sau: SVTH: 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐỒN TUYẾT NGỌC KÝch thíc dài rộng Lbd Bbdcủa đế đợc xác định ®iỊu kiƯn cêng ®é cđa vËt liƯu lµm mãng ChiỊu rộng B đế (cạnh vuông góc với mặt phẳng uốn) đợc cấu tạo trớc theo kích thớc cđa tiÕt diƯn cét: B b 2c1 25 2.6 37(cm) Trong ®ã: b: bỊ réng cđa tiết diện phần cột dới c1: phần nhô côngxon đế lấy c1 = cm Chiều dài L đế đợc tính theo công thức: Lbd N N 6.M ( )2 2.Bbd.Rb,loc. 2.Bbd.Rb,loc. Bbd.Rb,loc. 0,75: hƯ sè øng st bª tông móng phân bố Trong đó: không Bêtông móng m¸c B20: Rb 1,15kN/cm2 b 3 Am 1,161,5: hƯ số tăng cờng độ bê tông chịu nén Abd cơc bé Am; Abd : DiƯn tÝch bỊ mỈt móng bề mặt đế R b,loc b.R b 1,16.1,15 1,33(kN/cm2) 109,09 � 109,09 � 6.289,31.102 L bd � � 70,1(cm) 2.37.0,75.1,33 2.37.0,75.1,33 37.0,75.1,33 Theo cấu tạo khoảng cách bố trí bulông neo, chiều dài đế với giả thiết c2 9,7 cm bề dày dầm đế tdd 0,8cm L bd h 2.tdd 2.c2 50 2.0,8 2.9,7 71(cm) Chọn chiều dài đế : L bd 71cm ứng suất phản lực bê tông móng phía dới đế max N 6M Bbd Lbd Bbd L2bd 109,09 6.289,31.102 max 0,972(kN / cm2 ) 37.71 37.71 .R b,loc 0,75.1,33 1kN / cm2 _Khả chịu nén bêtông móng phía dới đế SVTH: N 6M Bbd Lbd Bbd L2bd 39 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC 109,09 6.289,31.102 min 0,889(kN / cm2 ) 37.71 37.71 Ta cấu tạo cho trục đế trùng với trục cột dới, thân cột dầm đế chia đế thành ô có điều kiện biên khác Mô men uốn lớn ô tính cho dải rộng đơn vị Mi i b.di2 Trong ®ã: i - øng suất nén bê tông móng bên dới ô đợc suy từ giá trị max đà tính lấy giá trị lớn tơng ứng với ô để tính cho ô di - nhịp tính toán ô thứ i i - hƯ sè tra b¶ng phơ thc vào loại ô - Với kê cạnh: Giá trị đợc tra bảng dựa tỷ số: b1/a1 a1 cạnh ngắn ô bản, d = a1 - Với kê cạnh : Giá trị đợc tra bảng dựa tỷ số: b2/a2 a2 chiều dài biên tự ô bản, d = a2 b2 chiều dài cạnh vuông góc với biên tự ô Căn vào kích thớc nh hình vẽ ta tính đợc giá trị: 0,69 (kN / cm2) 250 710 246 8 97 246 181 181 97 o1 181 97 355 181 355 125 125 0,369 0,697 0,972 0,889 105 o2 Kích thớc đế SVTH: 40 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XY DNG Tại ô 1: d a2 25cm, b2 18,1 cm b2 18,1 0,724 a2 25 Trabảng: 0,09 Tại ô 2: d a2 20,5cm , b2 8,6 cm � � M 0,09.0,697.252 39,2(kN.cm) ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC b2 8,6 0,42 a2 20,5 Tra b¶ng: 0,06 M 0,06.0,972.20,52 20,5(kN.cm) VËy: M max max M 1;M M 39,2kNcm VËy ta lÊy trị số mômen để tính chiều dày đế cét tbd 6.M max 6.39,2 3,19(cm) � chän t 3,2cm f. c 1.23 b/ TÝnh dÇm đế chân cột: Bề dày: tdd= 0,8cm Bề rộng: bdd = Bbd = 37 cm Chiều cao dầm đế: hdd đợc xác định từ điều kiện đờng hàn liên kết cột với đầm đế đủ khả truyền lực ứng suất phản lực bê tông móng N dd (10,5 12,5).37.0,697 593,147(kN) Gi¶ thiÕt chiỊu cao đờng hàn hf = mm Chiều dài tính toán đờng hàn liên kết đế vào cột lµ: N dd 593,147 lw 1 39,23(cm) 2.(fw )min.hf c 2.(0,7.18).0,6.1 Chiều cao dầm đế: Chọn hdd = 40 cm c/ Tính toán sờn A: Sơ đồ tính sờn dầm công - xôn ngàm vào bụng cột hai đờng hàn liên kết Ta cã: qs 0,342.(2.12,5) 8,55 (kN/cm) qs.l s2 8,55.18,12 1400,43(kN.cm) 2 Vs qs.l s 8,55.18,1 154,755(kN) Ms Chän bỊ dµy sên ts 0,8cm Chiều cao sờn đợc xác định: tính sờn A SVTH: qs ls Ms Vs Sơ đồ 41 TRNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG hs � ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC 6.M s 6.1400,43 21,37 cm ts.f. c 0,8.23.1 � chän hs 25cm KiĨm tra l¹i tiÕt diện sờn đà chọn theo ứng suất tơng đơng: 2 154,755 � �6.1400,43� � td 3. � 3.� � � � 0,8.25 � �0,8.25 � 2 22,68(kN / cm2) 1,15.f. c 26,45kN / cm2 Theo cÊu t¹o chọn, chiều cao đờng hàn liên kết sờn A vào b¶n bơng cét: hf 0,7cm DiƯn tÝch tiÕt diƯn mômen chống uốn đờng hàn là: A w 2.0,7. 25 1 33,6 (cm2) 0,7 25 1 Ww 134,4(cm ) Khả chịu lực đờng hàn đợc kiểm tra theo công thức: 2 2 �M � �V � 1400,43� � 154,755 � � td � s � � s � � � � � �134,4 � � 33,6 � �Ww � �A w � 11,39 kN / cm2 .fw c 12,6kN / cm2 d/ Tính toán sờn B: Sơ đồ tính sờn dầm công xôn ngàm vào bụng cột hai đờng hàn liên kết Bề rộng diện truyền tải vµo sên: 1,5.ls= 1,5.9,7 = 14,55(cm) qs 0,972.14,55 14,14 (kN/cm) qs qs.ls2 14,14.9,72 Ms 665,22(kN.cm) 2 Vs qs.l s 14,14.9,7 137,16 (kN) Chän bỊ dµy sên ts 0,8cm ChiỊu cao cđa sờn đợc xác định: hs 6.M s 6.665,22 14,73(cm) ts.f. c 0,8.23.1 ls Ms Vs Sơ đồ tÝnh sên B � chän 20 cm KiĨm tra l¹i tiết diện sờn đà chọn theo ứng suất tơng đơng: SVTH: 42 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC 137,16 � �6.665,22 � � 2 td 3. � 3.� � 19,39(kN / cm ) 1,15.f. c 26,45kN / cm � 0,8.20 0,8.20 � � � Theo cấu tạo chọn, chiều cao đờng hàn liên kết sờn A vào bụng cột hf 0,7cm 2 Diện tích tiết diện mômen chống uốn đờng hàn là: A w 2.0,7 20 1 26,6(cm2) 0,7. 20 1 Ww 84,23(cm ) Kh¶ chịu lực đờng hàn đợc kiểm tra theo c«ng thøc: 2 2 �M � �V � 137,16 � �665,22 � � 2 td � s � � s � � � � � 9,43(kN / cm ) .fw c 12,6kN / cm W A 84,23 26,6 � � � � � w� � w e/ Tính toán bulông neo: Từ bảng tổ hợp nội chọn cặp nội lực chân cột gây kéo nhiều cho bulông neo: N= -109,09 kN M= 289,31 kNm V= -75,72 kN Chiều dài vùng bêtông chịu nén dới đế là: c 37,1(cm) Chọn khoảng cách từ mép biên đế chân cột đến tâm bulông neo 60 cm Khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trọng tâm tiết diện cét: L c 71 37,1 a bd 23,13(cm) 3 Khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trục bu lông neo c 37,1 52,63(cm) chịu kéo phÝa ®èi diƯn: y L bd 71 3 Khoảng cách dÃy bu lông neo biên đế: L b L bd 2.6 71 12 59(cm) Tổng lực kéo thân bulông neo phía chân cột là: M N.a 289,31.102 109,09.23,13 T1 y 52,63 501,76(kN) SVTH: 43 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC Chän bulông neo có fba 19 kN/cm2 Diện tích tiết diện cần thiết bulông neo: T1 501,76 A yc 6,6(cm2) ba n1.fba 4.19 Chän bul«ng 36 cã Abn 8, cm2 Tỉng lực kéo thân bulông neo phía chân cột ( N lực nén ) M N 289,31.102 109,05 T2 435,83(kN) Lb 59 T2 435,8kN T1 501,76kN đờng kính bulông neo đà chọn đạt yêu cầu 500 10 480 10 DầM Đ ế 200 250 SƯ ờN B đế 32 370 SƯ ờN A bul «ng 2x4Ø36 120 120 350 60 370 90 181 190 181 90 60 97 246 246 97 710 Cấu tạo chân cột f/ Tính toán đờng hàn liên kết cột đế: Các đờng hàn liên kết tiết diện cột vào đế đợc tính toán quan niệm mômen 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 đà dùng để tính toán bulông neo Các cặp khác không nguy hiểm Lực kéo cánh cột mômen lực dọc phân vào theo: SVTH: 44 TRNG I HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC �M N � �289,31.10 109,09 � N k � � � � � 524,08(kN) � �h � 50 Tổng chiều dài tính toán đờng hàn liên kết cánh cột ( kể đờng hàn liên kết dầm đế vào ®Õ ) � 37 0,8 1� 2.� 25 0,7 1� 2.� 37 25 1� 66,5 2.� (cm) � � � � � � � � � � � ChiỊu cao cÇn thiÕt đờng hàn liên kết cánh cột theo: Nk 524,08 hyc 0,63(cm) f �l1w. .fw c 66,5.12,6.1 �l 1w ChiÒu cao cần thiết đờng hàn liên kết cét theo: V 75,72 hyc 0,064(cm) f �l2w. .fw c 2. 48 1 12,6.1 Kết hợp cấu tạo chọn hf = mm ThiÕt kÕ tÝnh to¸n c¸c chi tiÕt nèi cét với xà ngang: a Tính toán bulông liên kết: N= -77,98 kN M= -319,54 kNm V= -73,79 kN Bul«ng cêng ®é cao cã cÊp ®é bỊn lµ 8.8, ®êng kÝnh bulông dự kiến d 24mm Bố trí bulông thành dÃy với khoảng cách bulông tuân thủ quy định theo tiêu chuẩn Phía cđa cét bè trÝ mét cỈp sên gia cêng cho mỈt bÝch, víi kÝch thíc: ts �tw � chän ts 8mm ls 9cm n hs 15cm ChiÒu cao hs 1,5.ls 1,5.9 13,5(cm) ch Khả chịu kéo bulông: N tb ftb.A bn 40.3,52 140,8(kN) ftb 40kN / cm : cờng độ tính toán chịu kéo bulông Abn 3,52cm : diÖn tÝch tiÕt diÖn thùc thân bulông Lực kéo tác dụng vào bulông dÃy mômen lực dọc phân vào ( mômen có dấu âm nên coi tâm quay trïng víi d·y bul«ng phÝa cïng ) SVTH: 45 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG 490 390 312 234 156 78 110 250 121 121 90 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC 45 100 390 615 5525 Bè trÝ bulông liên kết cột với xà ngang Dới tác dụng mômen uốn M lực kéo bulông hàng 1, 2, 3, 4, 5, nh sau: M.h1 N Nbmax 2. hi2 Trong đó: hi : khoảng cách từ hàng bulông thứ i đến trục trung hoà (đi qua hàng bulông chịu kéo chiều mômen tác dụng) M : mômen tÝnh to¸n 319,54.102.49 77,98 Nbmax 130,64(kN) 2 2 2 14 7,8 15,6 23,4 31,2 39 49 NhËn thÊy : Nbmax 130,64kN N tb 140,8kN nên bulông đủ khả chịu lực Khả chịu trợt bulông cờng độ cao: 0,25 N b fhb.A bn. b1 nf 0,7.110.3,52.1 1,7 1 39,86 (kN) b2 fhb 0,7.fub: cờng độ tính toán chịu kéo vật liệu bulông cờng độ cao liên kết ma sát fub 110 kN/ cm2 : cờng độ kéo đứt tiêu chuẩn vật liệu bulông (với mác thép 40Cr) Abn 3,52cm : diện tích tiết diện thực thân bulông SVTH: 46 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYT NGC b1 1: hệ số điều kiện làm việc liên kết phụ thuộc vào số l(n 16 10) ợng bulông 0,25: hệ số ma sát b2 1,7: hệ số độ tin cậy liên kết, giả thiết không gia công bề mặt cấu kiện nf 1: số lợng mặt ma sát liên kết Kiểm tra khả chịu cắt bulông theo: V 73,79 5,27(kN) N b c 39,86kN n 14 b Tính toán mặt bích: Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uèn t �1,1 b1.Nbmax 1,1 b b1 f Và t �1,1 b1.�Ni b h1 f 11.130,64 1,41(cm) 25 13 23 1,1 11.130,64. 7,8 15,6 23,4 31,2 39 49 1,86(cm) 49. 25 49 23 VËy chän t 2cm c Tính toán đờng hàn nối cột vào mặt bích Liên kết hàn tay, kiểm tra thờng nên cã f 0,7 ; s 1 ChiÒu cao đờng hàn phải thoả mÃn điều kiện cấu tạo: hf �1,2tmin 1,2.8 9,6(mm) � �hf �hmin 6mm h 4mm f Tổng chiều dài tính toán đờng hàn phía cánh ( kể sờn) �lw 4. 12,1 1 2. 1 60,4(cm) Lực kéo cánh mômen lực dọc phân vào: M N 319,54.102 77,98 Nk 600,09(kN) h 50 VËy chiều cao cần thiết đờng hàn là: Nk 600,09 hyc 0,79(cm) f �l w. .fw c 60,4.(0,7.18).1 Chiều cao cần thiết đờng hàn liến kết bụng cột với mặt bích (coi đờng hàn chịu lực cắt lớn ë ®Ønh cét) SVTH: 47 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG hyc f ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC Vmax 73,79 0,062(cm) l f 2(48 1)(0,7.18).1 �w w c VËy chän chiều cao đờng hàn hf 8mm 200 50 100 50 XÀ G? 7CS2,5X065 hf =7mm 20 45 100 BULÔNG 33 Ø 18 10 78 78 78 78 78 55 25 22 20 150 150 90 31 10 28 BULÔNG THU ? NG 32 Ø 10 13 16 BULÔNG Ø 24 10 480 10 500 Cấu tạo liên kết cột với xà ngang 5.Mối nối đỉnh xà: a Xác định sơ kích thớc, cấu tạo mặt bích: Để tính toán bulông ta chọn cặp nội lực gây kéo nhiều cho bu lông tiết diện đỉnh xà từ bảng tổ hợp: N= -73,42 kN M= 95,51 kNm V= 7,43 kN §Ĩ bulông làm việc hợp lý ta bố trí bulông theo dÃy với khoảng cách bulông theo điều kiện làm việc thực tế theo cấu tạo, phía cánh xà ngang đợc bè trÝ cỈp sên gia cêng cho mỈt bÝch , chiều dày sờn liên kết: ts 8mm, chiều cao: hs 9cm, bÒ réng: l s 1,5.hs 1,5.9 13,5(cm) � chän ls 15cm Chän bul«ng 20, cấp độ bền bulông cờng độ cao la 8.8 SVTH: 48 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYT NGC Bố trí bulông liên kết đỉnh xà - Khoảng cách từ tâm bu lông gần theo mäi híng: + Nhá nhÊt lµ: 2,5d 2,5.20 50(mm) 8d 8.20 160(mm) � + Lín nhÊt : � 12t 12.20 240(mm) � - Khoảng cách từ tâm bu lông đến mép sờn: + Nhá nhÊt : 1,3d 1,3.20 26(mm) 4d 4.20 80(mm) � + Lín nhÊt : � 8t 8.20 160(mm) (t chiều dày mặt bích liên kết đầu xà, giả thiết trớc khoảng 2cm) Từ thông số nh ta chọn sơ bulông cấu tạo cho nút liên kết nh hình vẽ, kích thớc mặt bích nh hình vẽ Kiểm tra khả chịu kéo bulông: Lực kéo tác dụng vào bulông dÃy dới mômen lực dọc phân vào (do mômen dơng nên coi tâm quay trùng với dÃy bulông phía cïng): M.h1 N.cos V.sin Nbmax n n 2. hi2 95,51.102.39 73,42.0,995 7,34.0,1 N bmax 2 8 10 29 39 N bmax 66,42kN N tb 98kN Trong đó: hi : khoảng cách từ hàng bulông thứ i đến trục trung hoà (đi qua hàng bulông chịu kéo chiều mômen tác dụng) M : mômen tính toán Khả chịu trợt bulông cờng độ cao: 0,25 N b fhb.A bn. b1 nf 0,7.110.2,45.1 1,7 1 27,74 (kN) b2 fhb 0,7.fub: cờng độ tính toán chịu kéo vật liệu bulông cờng độ cao liên kết ma sát fub 110 kN/ cm2 : cờng độ kéo đứt tiêu chuẩn vật liệu bulông (với mác thép 40Cr) Abn 2, 45cm : diƯn tÝch tiÕt diƯn thùc cđa th©n bul«ng SVTH: 49 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ON TUYT NGC b1 1: hệ số điều kiện làm việc liên kết phụ thuộc vào số lợng bulông 0,25: hệ số mà sát b2 1,7: hệ số độ tin cậy liên kết, giả thiết không gia công bề mặt cấu kiện nf 1: số lợng mặt ma sát liên kết Khả chịu cắt bu l«ng kiĨm tra theo c«ng thøc: N.sin �V.cos 73,42.0,1 7,34.0,995 4,84.103(kN) N b c 27,74kN n Vậy bulông thoả mÃn khả chịu lực Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn t 1,1 t 1,1 b1.N bmax 1,1 b b1 f 11.66,42 0,94(cm) 25 11 23 b1.�N bi 11.66,42. 10 29 39 0,996(cm) 39. 25 39 23 b h1 f 1,1 VËy chän t 2cm Chiều cao đờng hàn phải thoả mÃn điều kiƯn cÊu t¹o: �hf �1,2tmin 1,2.8 9,6(mm) � �hf �hmin 6mm �h �4mm �f Tỉng chiỊu dµi tính toán đờng hàn phía cánh ( kĨ c¶ ë sên) �lw 4. 12,1 1 2. 60,4(cm) Lực kéo cánh mômen, lực dọc lực cắt phân vào: M N.cos V.sin 95,51.102 73,42.0,995 7,34.0,1 Nk � � 281,47(kN) h 2 30 2 Vậy chiều cao cần thiết đờng hàn là: Nk 281,47 hfyc 0,37(cm) �lw. .fw c 60,4.(0,7.18).1 Chiều cao cần thiết đờng hàn liến kết bụng cột với mặt bích (coi đờng hàn chịu lực cắt lớn ®Ønh cét) SVTH: 50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG hfyc ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC Nsin �V cos 73,42.0,1 7,34.0,995 �5,69.105(cm) �lw. .fw c 2(28 1).(0,7.18).1 280 480 90 100 45 190 100 45 90 45 100 45 100 190 480 90 VËy chän chiÒu cao đờng hàn hf 6mm 70 110 70 250 6.Mèi nèi xµ: 90 280 480 190 90 100 45 45 100 480 190 Ø20 100 45 45 100 90 bul «ng 70 110 70 250 150 20 20 Cấu tạo mối nối xà Cấu tạo tính toán tơng tự nh mối nối đỉnh xà ta có kết quả, tiết diện xà ngang vị trí nối giống nh đỉnh mái nội lực chỗ nối xà nhỏ nên không cần kiểm tra mối nối Tính liên kết hàn chi tiết khung: SVTH: 51 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ON TUYT NGC a Tính liên kết hàn cánh với bụng xà: Lực cắt lớn xà ngang tiết diện đầu xà: Vmax= 62,41 kN h tf 50 Sff b tf 25.1 612,5(cm3) 2 ChiÒu cao đờng hàn liên kết hàn cánh cột với bụng cột đợc tính theo công thức: Vmax.Sf 62,41.612,5 hf 0,042(cm) 2. .fw c.I x 2.12,6.1.36468 �hf �1,2.tmin 1,2.8 9,6(mm) � � chän hf 6mm LÊy hf tho¶ m·n: �hf �hmin 6mm h 4mm f b Tính liên kết hàn cánh với bụng cột: h tf 50 Sff b tf 25.1 612,5 (cm3) 2 Lùc c¾t lín nhÊt cột tiết diện chân cột: Vmax= 82,2 kN Khi chiều cao đờng hàn liên kết hàn cánh cột với bụng cột đợc tính theo công thøc: Vmax.Sf 82,2.612,5 hf 0,054(cm) 2. .fw c.I x 2.12,6.1.36468 �hf �1,2.tmin 1,2.7 8,4(mm) � � chän hf 6mm LÊy hf tho¶ m·n: �hf �hmin 6mm �h �4mm �f SVTH: 52 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG SVTH: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC 53 ... 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC Nội lực hoạt tải chất mai (M/kNm) N(kN) V(kN) Nội lực hoạt tải m¸i tr¸i SVTH: 15 TRƯỜNG ĐẠI HỌC... KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC (M/kNm) N(kN) V(kN) Nội lực hoạt tải m¸i nửa phải SVTH: 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD:... 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC (M/kNm) N(kN) V(kN) Nội lực giã phải SVTH: 18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ĐỒ