Kết cấu thép 2 Chương 5

Kết cấu thép

CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỘT

I/ Xác định chiều dài tính toán cho từng đoạn cột:

1/ Cột trên: cặp nội lực |N|max ; Mtư 2/ Cột dưới:

Cặp nội lực : + |N|max ; Mtư  Thiết kế cho Nct + Mmax ; Ntư  thiết kế cho nhánh mái 3/ Xác định chiều dài tính toán

a/ Trong mặt phẳng khung: (X_X): _ Lập tỉ số độ cứng giữa các cột :n= 2

JH n= 21

* dtHJ

NN

+ Bề rộng bản cánh : bc= (1 1 )1215Ht

 chiều cao bản khung : hb  t h2c

Diện tích thực của tiết diện cột trên: Fth 2c c bb bhyc F

2/ Kiểm tra tiết diện đã cho:

 Xác định các thông số đặc trưng hình học của tiết diện:

 ;

lr

+ Hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện trên 



.

R 

 



_ Chọn tiết diện nhánh cầu trục: tiết diện chử I tổ hợp 3 thép bảng các đường hàn:

 Ftct  b.hb c c2 ycctbF(20%)

_ Đặc trưng hình học nhánh cầu trục: +

_ Xác định môment tĩnh của nhóm mái đối với mép ngoài của tiết diện:

_ Xác định đặc trưng hình học của nhánh mái:

+ môment của nhánh mái đối với trục X1- X1: 3

 ;

t m

; 2

 Đối với toàn cột dưới: Fd = Ftct + Ftm ; C = hd – Z0

_ Mô ment tĩnh đối với trục X1- X1: Sd = Sx1 = Fct*C  X-X

o xY

 K a rc t a glgc

2/ Kiểm tra tiết diện đã chọn:

_ Xác định lại lực dọc trong nhánh cầu trục:

11* m

_ Kiểm tra ổn định nhánh cầu trục ngoài mặt phẳng khung: **

_ Kiểm tra ổn định của toàn cột dưới đối với cặp nội lực nguy hiểm thứ nhất: N1 ; M1

(PL 5/132)

_ Kiểm tra tiết diện các thanh giằng: lg ; Ftx ; rtx ; Jx Từ td ; R lt

_ Tính lực cắt quy ước trong cột dưới:

) = 2,1.104(KN/cm2) Qtt = Qqu  Q ( tổ hợp)

2 sin

 ; R  lt (PL 3/1300

+ Bước 2: Kiểm tra

VÍ DỤ: Thiết kế cột trên với cặp nội lực:

Nội lực tính toán : Nmax = 512,39 (KN) ; Mtư = 341,41 = (KN.m) Cầu trục : N1 = 790,54 (KN) ; M1 = 822,74(KN.m)

Mái : N2 = 682,85 (KN) ; M2 = 956,56 (KN.m) Bài làm:

790, 54

115682, 85

3, 76

0,87.9, 651,15

td

 ;

0 3,1*100

45, 66,8

cb

18, 2821(/)*

Khoảng cách từ :X2 – X : yct = 0,55* c = 0,55 (m) Khoảng cách từ :X2 – X : ym = 0,45 (m)

0, 45 822, 74

0, 5956, 56

R 

1208, 96

71, 96( ) 0, 8 *1* 21

h

_ F= 22,8 cm2 ; Z = 2,91 ; Jx = JY = 209 (cm4) ; d= 12 (mm) ; rx = 3,03 (cm) _ Thép lưng : h*d= 310*12 (mm)

Ftm = 2*22,8 + 31*1,2 = 82,8 (cm2) > Fmyc _ Khoảng cách Y1Y :

2, 9114, 59()

Xtm

 ;

0 9 6 5

7 6 , 61 2 , 6

 Toàn cột dưới:

_ Fd = Fct + Fm = 80,6 + 82,8 = 163,4 (cm2) _ C = hd – Z0 = 100 – 2,53 = 97,47 (cm)  Xác định môment tĩnh đối với X1-X1 :

_ Sd  ctF*C80, 6*97, 477856,1(3 )cm

_

7 8 56,1

4 8, 1()1 6 3, 4

 Kiểm tra tiết diện đã chọn:

956, 56

1, 4()140()682, 85

Từ td,R  41,1; 21   0, 907 _ Tính lực cắt qui ước:

7 , 1 5 1 0 2 3 3 0 *

* (.) *

IV / Thiết kế chi tiết cột:

1/ Mối nối giữa 2 phần cột: a/ cánh ngoài :

Tiết diện D-D : /Mmax/ = 90,16 (KN.m) /Ntư/ = 440,42 (KN)

_ Tính lực dọc tương ứng mà nhánh mái phải chịu :

max 440, 4290,16

407, 26()

min 510, 93213, 66

698, 74()

Str*l4Tính như dầm đơn giản: l = hd = 1m

 SƠ ĐỒ TÍNH: _ Chọn sơ bộ tiết diện :

Chọn : bd = 3(cm) bS = 30(cm)

_ Chọn bề dày bản bụng dầm vai phải chịu đủ lực ép mặt do tải trọng Dttmax ; Gttdcc

6 0 7 , 8 1 2 , 9 6

0 , 5 1( )2 ( 3 0 * 2 * 3 ) * 3 4

1( )

ttttM AXdc cd v

Sbdd v

3/ Chân cột-Liên kết chân cột với móng :

_ Cột dưới là cột rỗng chịu nén lệch tâm nên tiết diện của mỗi nhánh cột dưới có cấu tạo khác nhau:

_ Nội lực để thiết kế bản đế

+ Tại tiết diện A-A : Chọn 3 cặp nội lực :

/ Mmax/ = 965,56 (KN.m) ; /Ntư/ = 682,85 (KN) / Mmin/ = 304,17 (KN.m) ; / Ntư/ = 704,3 (KN) / Nmax/ = 790,54 (KN) ; / Mtư/ = 822,74 (KN.m) _ Lực nén lớn nhất mà nhánh mái phải chịu :

B=250

KN CmF

_ Xác định M : + Ô 1:

4/ Tính các bộ phận ở chân cột :

_ Tải phân bố trên dầm đế :qDDBD*2 l1,23*12,76915,705(.)KN cm

_ Tải trọng tập trung tác dụng lên dầm đế : NDD *q l15, 7*25392, 5( )KN

_ Xác định chiều dài của đường hàn giữa thép góc của nhánh mái và dầm đế :

 Tiết diện sườn ngăn : B*h* = (250*300*10)

_ Chọn đường hàn liên kết sườn ngăn và bản bụng nhánh mái: lh = 30(cm)

hh = 1(cm)

_ Kiểm tra độ bền đường hàn:

  

1,15 *3**1*30

Chon hh

5/ Tính bulông neo chân cột và móng: a/nhánh mái:

_ Lực kéo lớn nhất bên nhánh mái: Nmnhổ = 1274,59 (KN)

_ Giả sử chọn 2 bulông bố trí như hình vẽ Tính lực kéo tác dụng lên 1 bulông

ô 1274, 59

637, 29()2

_ Môment tác dụng lên sườn ngang bulông: MS *N l637,29*0,163,73.KNm

 Chọn tiết diện sườn neo bulông: Chiều cao = hdd = hS = 30 (cm) Chiều dày = dd = 1 (cm)

NM

 Chọn bản nắp đậy để neo bulông : 140*200*50

_ chọn chiều dài đường hàn liên kết giữa bản nắp đậy và sườn neo bulông: lh = 200 (mm) = 20 (cm)

hh = min = 10 (mm) = 1 (cm) _ Kiểm tra bền đường hàn:

3 *1 , 1 5*

1 * 2 0

6 6 , 6 76

Tài liệu tham khảo:

-Thiết Kế Kết Cấu Thép Nhà Công Nghiệp Một Tầng, NXB khoa học và kỹ thuật, GS: Đoàn Định Kiến chủ biên

-Kết Cấu Thép – cấu kiện cơ bản, NXB khoa học và kỹ thuật, Phạm Văn Hội chủ biên

-Kết Cấu Thép Công Trình Dân Dụng và Công Nghiệp, NXB khoa học và Kỹ thuật Phạm Văn Hội chủ biên

-Hướng dẩn đồ án môn học KẾT CẤU THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG NXB- Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh NGÔ VI LONG chủ biên