Đồ án kết cấu thép nhà công nghiệp nhịp 27m

SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - LỜI GIỚI THIỆU Sinh viên ĐH Mở sau học môn kết cấu thép kết cấu thép phép làm đồ án thép giúp đỡ thầy hướng dẫn Thiết kế kết cấu thép khung nhà công nghiệp tầng đồ án chuyên ngành quan trọng sinh viên đại học ngành Xây dựng dân dụng Cơng nghiệp thuộc hệ quy khơng quy Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng công việc thường gặp kỹ sư kết cấu Do tầm quan trọng đồ án lớn Đồ án nhận ngày 25/9/2012 hoàn thành ngày 16/10/2012 Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Quốc Hùng hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án Sơ đồ khung nhà công nghiệp tầng cần thiết kế SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - Số liệu thiết kế: 1.1 Các số liệu chung: - Nhà công nghiệp tầng, nhịp Bước cột B = 6m - Mái dùng panel ( bề rộng mái 1,5 m) lợp dàn thép Độ dốc mái i = 1/10 - Khu vực xây dựng cơng trình thuộc cơng trình địa hình B ( tương đối trống trải) - Cầu trục hai móc, làm việc chế độ trung bình - Vật liệu: thép CT3, que hàn E42A, bulông từ thép độ bền thuộc lớp 4.6 ( lớp 4.8) Móng bêtông mác #250; # 300 1.2 Số liệu thiết kế riêng: - Mã đề: : 35 - Nhịp nhà : L = 27 m - Chiều dài nhà : A = 108 m - Cao trình đỉnh ray : Hr = 11 m - Sức trục : Q = 30/5 - Vùng gió : IIb 1.3 Các số liệu tra bảng: Từ số liệu thiết kế, chọn cầu trục có đặc trưng: - Nhịp cầu trục: Lk = 25,5 m - Bề rộng cầu trục: Bk = 6,3 m - Chiều cao gabarit cầu trục : Hk = 2,75 mm - Khoảng cách trục bánh xe: K = 5,1 m - Khoảng cách tim ray đến mép cầu trục: B1 = 0,3 m c Pmcax = 33T ; Pmin = 10, 2T - Áp lực bánh xe lên ray: - Trọng lượng xe con: G = 12 T SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - - Trọng lượng toàn cầu trục: 56,6 T - Kiểu ray: KP70 Tính tốn khung ngang: 2.1 Xác định kích thước khung ngang: 2.1.1 Kích thước theo phương đứng: - Chiều cao thực cột trên: H t = hr + hdcc + H k + 100 + f Với: + Chiều cao ray đệm : giả định lấy Hr = 200 mm + Chiều cao dầm cầu chạy lấy: hdcc=1/10 B = 600 mm + Khơng bố trí đoạn cột chơn đất : hm = + Chiều cao gabarit cầu trục : Hk = 2750 mm + Độ võng dàn mái : 1/100 nhịp nhà : f = 270 mm Từ tính được: - Chiều cao cộ trên: H t = hr + hdcc + H k + 100 + f = 200 + 600 + 2750 + 100 + 270 = 3920 mm - Chiều cao cột dưới: Hd = Hr – hr –hdcc + hm = 11000 – 200 – 600 + = 10200mm Lấy tròn số ta chọn sau: Ht = 4000 mm Hd = 10000 mm 2.1.2 Xác định kích thước theo phương ngang: - Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị : SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - λ= L − LK 27000 − 25500 = = 750mm 2 - Chiều cao tiết diện cột , chọn sơ : ht = (1/11 đến 1/10) Ht = 364 mm : 400 mm , Chúng ta chọn ht bội số 250, ta chọn ht = 500 mm - Khoảng cách trục định vị đến mép cột: a ≥ ht + B1 + D − λ = 500 + 300 + 60 - 750 =110 mm, chọn a = 110 mm - Ta chọn a = 250 mm, tức trục định vị trùng cột - Bề rộng cột xác định theo công thức: hd = λ + a = 750 + 250 = 1000 mm - Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung ngang, ta có: 1 1 hd ≥  : ÷H d = 909 : 1000mm  11 10  hd ≥ ( H d + H t ) = 700mm 20 Như vậy, trị số chiều cao tiết điện cột chọn đạt yêu cầu 2.1.3 Kích thước dàm mái cửa mái: 2.1.3.1 Dàn: Chọn dạng kèo có dạng hình thang, liên kết cứng với cột, nên chiều cao đầu dàn H0 = 2200 mm, độ dốc cánh i = 1/10, chiều cao dàn là: Hg = Ho + L 27 i = 2, + × = 3,55m 2 10 Chiều cao đầu dàn H0 = 2200 mm = 2,2 m ( đảm bảo lợp panel mái) 2.1.3.2 Cửa mái: Chọn cửa mái hình thang có hệ bụng phân nhỏ: SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - Độ dốc i=1/10 ( ) + Nhịp trời Lct = 13,5m - : L nhịp nhà + Chiều cao cửa trời Hct =3 m, độ dốc i = 1/10 2.1.3.3 Các hệ giằng: 2.1.3.3.1 Hệ giằng mái: Hệ giằng mái bao gồm giằng bố trí phạm vi từ cánh dàn trở lên Chúng bố trí nằm mặt phẳng cánh dàn, mặt phẳng cánh dàn mặt phẳng đứng dàn SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - 2.1.3.3.2 Giằng mặt phẳng cánh trên: Giằng mặt phẳng cánh gồm chéo chữ thập mặt phẳng cánh chống dọc nhà Tác dụng chúng đảm bảo ổn định cho cánh chịu nén dàn, nên điểm cố kết khơng chuyển vị ngồi mặt phẳng dàn Các giằng chữ thập nên bố trí hai đầu khối nhiệt độ Sơ đồ bố trí giằng hình vẽ: SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - 2.1.3.3.3 Giằng mặt phẳng cánh dưới: Giằng mặt phẳng cánh đặt vị trí có giằng cánh trên, khoảng giữa, hình vẽ sau: 2.1.3.3.4 Hệ giằng đứng: - Hệ giằng đứng đặt mặt phẳng đứng, có tác dụng với giằng nằm tạo nên khối cứng bất biến hình; giữ vị trí cố định cho dàn kèo dựng lắp Hệ giằng đứng bố trí đứng đầu dàn, đứng dàn, chân cửa trời Do cơng trình có sử dụng giàn đỡ kèo nên ta lợi dụng giàn đỡ kèo hai hệ giăng đứng Khi cần bố trí thêm giằng đứng thứ ba dàn sau: 2.1.3.3.5 Hệ giằng cột: - Có hai loại: hệ giằng cột hệ giằng cột - Tác dụng: + Đảm bảo bất biến hình học độ cứng tồn nhà theo phương dọc + Chịu tải trọng tác dụng dọc nhà: lực gió đầu hồi, lực hãm dọc cầu chạy + Bảo đảm ổn định, tăng độ cứng hướng dọc dãy cột SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - 2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang: 2.2.1 Tĩnh tải mái: - Trọng lượng lớp mái : Panen cỡ lớn : 150daN /m2 , n = 1.1 Bêtông cách nhiệt: 40daN/m2 , n = 1.2 Lớp chống thấm 10daN/m2, n = 1.2 Vữa tô trát 80 daN/m2 , n = 1.2 Gạch nem 120 daN/m2 , n = 1.1 - Tổng tải trọng tính tốn : qtt = 150x1.1 + 40x1.2 + 10x1.2 + 80x1.2 + 120x1.1 = 453daN / m2 - Trọng lượng kết cấu mái cộng hệ giằng : g1tt = g1tc n = 30 x1.2 = 36( daN / m ) - Tĩnh tải mái dồn khung ngang Tải trọng lớp lợp kết cấu mái hệ giằng coi tải phân bố suốt nhịp nhà xưởng SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - - Trọng lượng kết cấu cửa mái : g 2tt = g 2tc n = 15 x1.2 = 18(daN / m ) - Tải trọng cửa mái coi phân bố bề rộng cửa mái 2.2.2 Tải trọng sửa chữa mái: Theo TCVN -1995 : - Mái lợp panel btct : 75 daN/ m2 mặt nhà xưởng; hệ số vượt tải n = 1.3 - Độ dốc mái: i = 1/10 tt - Giá trị tính tốn : p ht = 75 x1.3 = 98(daN / m ) cos(arctan(1 / 10)) - Tải sửa chửa dồn khung thành tải phân bố : p httt B = 98 x6 = 588(daN / m) 2.2.3 Áp lực cầu trục lên vai cột: Dmax = n.nc Pmax ∑ y i Dmin = n.nc Pmin ∑ y i , n = 1.1 ; nc = 0.9 Tra bảng cầu trục có : Pmax = 330 KN Tổng trọng lượng cầu trục : G = 56,6 T Số bánh xe bên ray Pmin = : n0 = Q+G 300 + 560 − Pmax = − 330 = 100 KN n0 Dùng lý thuyết đường ảnh hưởng cho hệ dầm đơn giản , tải khảo sát hàm tuyến tính để tìm vị trí bánh xe dầm cầu chạy cho giá trị max ∑y i Với số liệu cụ thể : B = 6300mm K = 5100mm , cách xắp tải sau cho giá trị max ( ∑y i ) từ cho giá trị max áp lực lên vai cột : SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - ∑y i = y1 + y2 + y3 + y4 = 1.95 Dmax = n.nc Pmax ∑ y i = 1.1x0.9x330x1.95 = 28 T = 637 KN Dmin = n.nc Pmin ∑ y i = 1.1x0.9x102x1.95 = 6.76T= 196,9 KN 2.2.4 Lực xô ngang cầu trục: - Các số liệu: + Trọng lượng xe tra từ catalogur: Gxc = 120 kN + Giả định cầu trục sử dụng góc mềm: fms = 0.1 n’xc = : số bánh xe hãm nxc = : tổng số bánh xe - Lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu trục : T0 = Q + Gxc 300 + 120 f ms nxc' = × 0,1× = 21KN nxc - Lực ngang tiêu chuẩn bánh xe lên cầu trục hãm : T1 = T0 21 = = 10,5kN n0 - Lực xô ngang cầu trục: T = n.n1T1 ∑ yi = 1.1× 0.9 × 10,5 × 1,95 = 20, 27 kN - Lực xơ ngang cao trình mặt dầm cầu chạy cách vai cột 0.6m tức cao trình 10,8m 10 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - W = n × Wo × k × B ∑ Ci hi = 1, × 83 × 1, 0995 × × ( 2, × 0,8 − 0,9 ×1,35 + × 0, − 0, × 0,8 + 0, × 0, + 0, × + 1,35 × 0,5 + 2, × 0, ) = 4152, 6daN = 41.53kN Xác định nội lực tính tốn khung ngang: Khi tính tốn nội lực cho khung ngang, ta chấp nhận giả thuyết tính tốn sau: + Theo công thức kinh nghiệm ta chọn sơ độ cứng phận khung sau: J1 J J = ÷ 10 ; d = 25 ÷ 40 ; d = ÷ J2 J1 J2 + Khi tính khung với tải trọng khơng phải tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dầm, coi dàn cứng vơ (J = ∞) + Khi tính khung với tải trọng phân bố xà ngang dùng phương pháp chuyển vị, ẩn số góc xoay ϕ1, ϕ2 chuyển vị ngang ∆ đỉnh cột Trường hợp đây, khung đối xứng tải trọng đối xứng nên ∆ Nội lực tĩnh tải gây tĩnh tải mái là: 12 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: -142.39 -142.39 N=402.55 N=402.55 +6.50 +6.50 -73.47 -14.07 14.07 -73.47 N=402.55 N=402.55 Qg Mg q=-14.07 q=-14.07 173.89 173.89 -14.07 14.07 Nội lực hoạt tải mái gây là: -25.68 -25.68 N=70.20 -13.79 -2.43 2.43 N=70.20 +2.35 -13.79 +2.35 Mp N=70.20 N=70.20 31.22 31.22 Qp -2.43 2.43 Nội lực áp lực bánh xe cầu trục: Vì khung có nhịp nên nội lực Dmax gây cột trái đồng thời có Dmin cột phải ta cần vẽ biểu đồ mômen Dmax gây cột phải: -34.39 -107.99 -37.04 N=0 N=0 -136.94 37.04 73.53 Mmin Mmax -493.47 147.13 n=420.94 n=1281.19 Mdt 303.89 Qdt -52.64 Nội lực lực hãm cầu trục gối trái: 13 37.04 -3704 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - Cũng lý luận , ta cần vẽ biể đồ cho trường hợp ỏ lực hãm T đặt cao trình đỉnh ray: -12.74 Tmax -76.09 N=0 19.57 19.7 N=0 69.46 45.57 19.82 34.14 N=0 Mtt N=0 -360.68 Qtt 34.14 252.74 -76.09 N=0 N=0 69.46 45.57 19.82 N=0 Mtt 19.7 -12.74 19.57 Tmax 34.14 Qtt N=0 -360.68 252.74 19.7 34.14 19.7 Nội lực tải trọng gió gây ra: ta vẽ biểu đồ mơmen gió thổi từ bên trái gây Cịn gió thổi từ bên phải có biểu đồ mômen tương tự ngược lại với biểu đồ mômen gây bên trái : -106.21 W' q' 90.27 q W=24.67 N=0 24.67 24.67 N=0 9.83 1.56 N=0 Mgt Qgt N=0 -621.81 581.87 76.67 14 35.35 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: q' W' -106.21 90.27 N=0 24.67 q W=24.67 24.67 N=0 9.83 1.56 N=0 Mgt Qgt N=0 581.87 -621.81 35.35 76.67 Tổ hợp nội lực: Nội lực tính tốn cột cho kèm theo đồ án mà ta có bảng nội lực sau đây: Chú ý rằng: +Nội lực sinh T phải xét chiều tác dụng, ± hay F tuỳ vào trường hợp cụ thể +Mô men căng thớ khung dương, thớ ngồi âm +Đơn vị mơ men KNm + Đơn vị lực dọc lực cắt KN +Hệ số tổ hợp 0,9 với trường hợp 15 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - Bảng nội lực Tổ hợp loại Tiết diện Nội lực M+ max , Ntư M-max , Ntư (KNm); (KN) (KNm); (KN) M - N Cdưới M+ M- M+ max , Ntư (KNm); (KN) (KNm); (KN) (KNm); (KN) -250.38 1,2 - -168.07 M-max , Ntư (KNm); (KN) Nmax , Mtư M+ M- (KNm); (KN) (KNm);(KN) 1,2,4,6,8 - -426.76 1,2,4,6,8 - 472.75 1,3 1,2 1,2 1,3,5,8 1,2 1,2,3,5,8 1,2 M 73.66 -87.26 -87.26 108.81 -85.881 55.383 -85.881 N 402.55 472.75 472.75 402.55 465.73 465.73 465.73 1,3,5 1,3,5 1,2,8 1,3,5 -532.54 17.462 -478.64 1701.02 483.01 1572.9 1,2,4,5,8 1,3,5,7 1,2,3,5,8 1,2,3,5,7 1323.8 -757.73 974.809 -729.629 1572.9 1636.08 1636.081 M - -532.54 - - 1701.02 465.73 -426.763 402.55 N A Nmax , Mtư 1,4 B Ctrên Tổ hợp loại 1,4,5 1,7 1,3,5 M 838.46 -447.92 587.21 N 840.77 419.83 1701.02 861.86 Qmax 1,7 62.6 1,3,5,7 - Thiết kế cột: 16 465.73 1,2,3,5 - -476.521 1636.081 52.323 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - Cột cột coi cấu kiện nén lệch tâm mặt phẳng khung, nén tâm mặt phẳng khung 4.1 Nội lực tính tốn: - Trọng lượng thân cột: + Gc coi lực tập trung đặt trọng tâm tiết diện đỉnh đoạn cột Gc tính theo cơng thức: Gc = g c × H c + Hc - Chiều dài đoạn cột + gc – trọng lượng 1m dài cột tính theo cơng thức : gc = ∑ N ×ψγ KR + đó: + cột ΣN: Lực nén lớn đoạn cột chưa kể đến trọng lượng thân + K: hệ số kể đến ảnh hưởng mômen làm tăng tiết diện cột + R = 2100 daN/cm2 – cường độ vật liệu thép làm cột + ψ= 1,5 hệ số cấu tạo, trọng lượng chi tiết làm tăng tiết diện cột + γ = 7850 daN/m3 – trọng lượng riêng thép - Với cột trên: ∑ N = 47275daN ; K = 0,25; gc = g c = ∑N 47275 × 1,5 × 7850 ψγ = = 106.0daN / m KR 0,25 × 2100 × 10 Gct = g ct × H t = 106 × 4.0 = 424daN - Với cột dưới: 17 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - ∑ N = 16361(daN ); K = 0, g cd = ∑N ψγ KR g cdph = 16361×1,5 × 7850 = 229.3daN / m 0, × 2100 ×104 với K= 0,4 đến 0,5 ta chọn 0,4; ψ =1,5 Gcd = g cd × H d = 229,3 ×10 = 2293daN - Các cặp nội lực tính tốn sau: - Với đoạn cột trên: M = -42676daNm N = 46573 + 424 = 46997 daN - Với đoạn cột dưới: Cặp M = -72963daNm ( Với nhánh cầu trục) N = 163608 + 530, = 164138, 2daN Cặp M = 126299,2daNm ( Với nhánh mái) N = 163608 + 530, + 2293 = 166431, 2daN 4.2 Chiều dài tính tốn cột mặt phẳng khung: - Dự kiến thiết kế cột có tiết diện thay đổi, chiều dài tính tốn cột mặt phẳng khung xác định riêng rẽ cho cột theo cơng thức: l1x = µ1Hd , l2x = µ2Ht - Xác định µ1 , µ : Khi tỉ số Ht N ≤ 0, ≥ lấy µ1 = 2, µ2 = (Chỉ với khung nhịp Hd N2 cột liện kết cứng với dàn mái) - Tính được: l1x = à1 H d = ì10 = 20m; l2 x = à2 H t = ì = 12m; 4.3 Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng khung: 18 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - - Chiều dài tính tốn cột lấy từ đế chân cột mặt vai cột, chiều cao cột dưới: l1 y = H d = 10m - Chiều dài tính toán cột lấy từ mặt dầm cầu chạy đén hệ giằng cánh dàn: l2 y = H t − hdc = − 0.6 = 3, 4m 4.4 Thiết kế tiết diện cột trên: 4.4.1 Chọn sơ tiết diện: - Chọn thép làm công trình thép CT3 có R= 21000T/m2 ; Rb= 3650daN/cm2; E=2100000 daN/cm - Tiết diện cột chọn dạng chữ H đối xứng, ghép từ ba thép, với chiều cao tiết diện chọn trước ht = 500 mm - Độ lệch tâm: e= M 42676 ×1000 = = 908m N 46997 - Diện tích yêu cầu tiết diện tính theo cơng thức: Ft − yc = N e  46997  90,8  1, 25 + ( 2, ÷ 2,8 )  = 1, 25 + 2,5 ÷ = 129,58cm R ht  2100  50    : - Chọn bề dày bụng  ÷ht , ta chọn δ b = 7mm  100 70  - Chọn chiều rộng cánh ( 0,3 : 0,5 ) ht , ta chọn bc = 250mm - Chọn chiều dày cánh δ c = 20mm - Diện tích tiết diện chọn: F = × (25 × 2) + (46 × 0, 7) = 132, 2cm 2 + Diện tích bụng: Fb = 46 × 0, = 32, 2cm 19 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: + Diện tích cánh: Fc = × (25 × 2) = 100cm 4.4.2 Kiểm tra tiết diện chọn: J2x = 0, × 32, 23 25 × 23 + 2× ( + 232 × × 25) = 54880,86cm 12 12 J2y = × × 253 (0, 7)3 × 32, + = 5209,25cm4 12 12 r2 x = r2 y = W2 x = J2x 54880,86 = = 20,37cm A 132, J2y A = 5209,25 = 6, 28cm 132, 2.J x × 54880,86 = = 2195,23cm h 50 - độ mảnh độ mảnh quy ước cột trên: λ2 x = l2 x 12 ×100 = = 58,91 r2 x 20,37 R 2100 = 58,91× = 1,86 E 2,1× 106 λ x = λ2 x λ2 y = l2 y r2 y λ2 y = λ2 y = 3, ×100 = 50,14 6,28 R 2100 = 50,14 × = 1,59 E 2,1×106 - Độ lệch tâm tương đối m độ lệch tâm tính đối m: m= e.F 90.8 ×132, = = 5.47 W2 x 2195,23 20 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - - Với: 0,1 < λ2 x = 1,59 < ;5 < m = 5, 47 < 20; Fc 50 = = 1,55 Fb 32, - Tra bảng ta có: η = 1, − 0, 02 × λ2 x = 1, − 0, 02 × 1,86 = 1.36 m1 = η × m = 1,36 × 5, 47 = 7, 44 < 20 - Tra bảng phụ lục 4, theo m1 λx , có ϕlt = 0.1656 - Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể mặt phẳng uốn: σ 2x = N 46997 = = 2035, 73daN / cm 〈 R=2100daN / cm ϕlt F 0,1656 ×132, Vậy điều kiện ổn định đảm bảo 4.4.3 Kiểm tra ổn định mặt phẳng uốn: - Từ λ2 y = 50,14 , tra bảng phụ lục có hệ số uốn dọc ϕ2y = 0.869 - Với cặp nợi lực xét tổ hợp 1+2+4+6+8 , xác định moment tương ứng đầu cột Mtư=108,81daNm - Moment lớn 1/3 đoạn cột là: M = M + ( M tu − M ) / = -42676 + (108,81 + 42676) / = −28414daNm - Giá trị moment đưa vào tính tốn GTLN trị số ½ giá trị tuyệt đối M hai đầu : M tt = Max ( M ; M tu / 2; M / ) = 28414daNm - Độ lệch tâm tương đối : e M ' / N 2841400 / 46997 = = 3, 61 < 10> mx = = ρ W2 x / F 2195, 23 /132, - Xác định hệ số: α = 0.65 + 0.005 m x = 0.65 + 0.005 × 3,61 = 0.668 - Do λc = π E 21000kN / cm = 3,14 × = 99,3〉 λ2 y = 50,14 nên β = R 21kN / cm2 21 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - - Hệ số ảnh hưởng moment mặt phẳng uốn C: C= β = = 0, 293 + mx × α + 3, 61× 0, 668 4.4.4 Kiểm tra ổn định tổng thể mặt phẳng uốn: σ2y = N 46997 = = 1327daN / cm 〈 R=2100daN / cm C.ϕlt F 0, 293 × 0,1656 ×132, 4.4.5 Kiểm tra ổn định cục tiết diện: - Bản cánh: b  bc 25 E 21000 = = 12,5 <  c  = × (0,36 + 0,1λ ) = × (0,36 + 0.1× 1.86) = 34,53 δc R 21 δc  - Bản bụng: Có λ x = 1.86 > 0.8; mx = 3, 61 > h  hb 46 E = = 65, 71 <  b  = (0.9 + 0.5λ ) = (0.9 + 0.5 ×1.86) 103 = 67,87 δ b 0, R  δb   Vậy tiết diện chọn thỏa mãn điều kiện chịu lực ổn định 4.5 Thiết kế tiết diện cột dưới: 4.5.1.Dạng tiết diện: - Thiết kế cột dạng tiết diện rỗng: + Nhánh cấu tạo dạng chữ U, gồm thép lưng hai thép góc làm cánh + Nhánh thường cấu tạo dạng chữ I tổ hợp từ thép ghép lại 4.5.2 Chọn tiết diện: Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục, kể thêm trọng lượng thân cột: M = -72963daNm N = 163608 + 503.2 = 164111daN Cặp nội lực tính tốn nhánh mái kể thêm trọng lượng thân cột: 22 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - M = 126299,2daNm N = 163608 + 503.2 + 2729 = 166870daN - Giả thiết diện tích nhánh tỉ lệ với lực dọc lớn nhánh, ta xác định sơ khoảng cách y1 từ trọng tâm nhánh cầu trục đến trọng tâm chung tiết diện: 1 1 - Bề rộng tiết diện cột b lấy từ  ÷ ÷hd = 333 ÷ 500mm  3  Chọn b= 400 - Đối với nhánh cầu trục, chọn tiết diện dạng chữ I đối xứng gồm thép ghép lại - Bản bụng có kích thước thước 8x280 mm, cánh có kích thước 10x160 mm - Nhánh mái có dạng chữ C tổ hợp, gồm ghép lưng 14x280 mm hai thép góc L70x8 x 10x160 L70x8 y y 8x280 14x280 x 4.5.3 Các đặc trưng hình học tiết diện chọn: - Đối với nhánh cầu trục: + Diện tích tiết diện nhánh: Fnh1 = 0.8 × 28 + ×1.0 × 16 = 54.4cm + Moment quán tính nhánh trục x (vng góc mặt phẳng khung): 28 × 0.83 1.0 ×163 J x1 = +2 = 683.86 12 12 23 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - + Moment quán tính trục y (vng góc trục x):  0,8 × 283 16 × 13  + 1.0 ×16 × 15, 42 + = 8666.13cm  12 12   J nhy = + Bán kính quán tính tiết diện: J x1 683,86 = = 3,55cm Fnh1 54, rx1 = J y1 ry1 = Fnh1 = 8666.13 = 12.62cm 54.4 + Độ mảnh nhánh cầu trục: λx1 = lnh1 68 = = 19,18 rx1 3,55 λ y1 = l y1 ry1 = 680 = 53,88 12, 62 - Đối với nhánh mái: + Diện tích tiết diện nhánh: Fnh = 1, × 28 + ×10, = 60, 6cm + Moment tĩnh tiết diện nhánh mép tiết diện: S x = 1.4 × 28 × 1, + ×10, × (1, + 2, 02) = 100, 63cm3 + Khoảng cách từ trọng tâm nhánh đến mép ngoài: S x 100, 63 = = 1, 66cm Fnh 60, Tải FULL (56 trang): https://bit.ly/3yE9dUg Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net + Moment qn tính nhánh trục x (vng góc mặt phẳng khung): J x2 = 28 ×1, 43 1, + 28 ×1, × (1, 66 − ) + × (48, + 10, × (2, 02 + 1, − 1, 66)) = 176, 62cm 12 + Moment qn tính trục y (vng góc trục x): 24 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - J y2 = 1, × 283 + ×  48, + 10, × (30 − 2, 02)  = 6262,95cm 12 + Bán kính quán tính tiến diện: J x2 176, 62 = = 1, 71cm Fnh 60, rx = J y2 ry = Fnh = 6262,95 = 10,17cm 60, + Độ mảnh nhánh mái: lnh 68 = = 39,83 rx 1, 71 λx = λy = ly2 ry = 680 = 66,89 10,17 + Đối với toàn tiết diện cột dưới: Fd = Fnh1 + Fnh2 =54,4+60,6 =115 cm2 C = 68 – 1,66 =66,34 cm Sd = Fnh1 x C = 54.4x66.34 =3608.87 cm3 + Khoảng cách từ trọng tâm nhánh mái đến trọng tâm chung tiết diện : y2 = Sd 3608,87 = = 31,38cm Fd 115 Tải FULL (56 trang): https://bit.ly/3yE9dUg Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net + Khoảng cách từ trọng tâm nhánh cầu trục đến trọng tâm chung tiết diện : y1 = C − y = 66.34 − 31.38 = 34.96cm + Moment quán tính cột mặt phẳng uốn : J d = J x1 + J x + Fnh1 y12 + Fnh y 22 =683.86+176.62+54.4x34.962+60.6x31.382 =127019.33 cm4 25 SVTH: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng MSVS: - rd = λx = Jd 127019,33 = = 33, 23cm Fd 60, lx1 300 ×1.93 = = 39,56 rd 33, 23 ( µ1 = 1.93 ) 4.5.4 Kiểm tra giả thuyết độ cứng: - Ta có: J cd 127019,33 = = 6, 41 J ct 19818,92 - Sai số so với giả thuyết : ∆ = 6.41 − = 6.38% Vậy tiết diện cột chọn chấp nhận được: 4.5.5 Kiểm tra tiết diện chọn: - Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục: M1= -219,68 KNm; N1 =564,93 kN - Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái: M2=602,85 kNm; N2 =442,27 kN N nh1 = N1 y2 M 31,38 219, 68 − = 564,93 × + = 598,39kN C C 0, 6634 0, 6634 N nh = N y1 M 34,96 602,85 + = 442.27 × + = 1141,8kN C C 0, 6634 0, 6634 - Đối với nhánh cầu trục: + Từ λ max = max(λ x1 , λ y1 ) = max(19.18;53.88) = 53.88 ⇒ ϕ = 0.85 4.5.6 Kiểm tra ổn định nhánh cầu trục mặt phẳng khung: σ= N nh1 598,39 = = 12,95kN / cm < 21kN / cm ϕ.Fnh1 0,85 × 54,  Thỏa điều kiện - Đối với nhánh mái: + Từ λ max = max(λ x , λ y ) = max(39.83;66.89) = 66.89 ⇒ ϕ = 0.79 26 3044829 ... diện rỗng: + Nhánh cấu tạo dạng chữ U, gồm thép lưng hai thép góc làm cánh + Nhánh thường cấu tạo dạng chữ I tổ hợp từ thép ghép lại 4.5.2 Chọn tiết diện: Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục,... - Trọng lượng kết cấu mái cộng hệ giằng : g1tt = g1tc n = 30 x1.2 = 36( daN / m ) - Tĩnh tải mái dồn khung ngang Tải trọng lớp lợp kết cấu mái hệ giằng coi tải phân bố suốt nhịp nhà xưởng SVTH:... mặt phẳng cánh trên: Giằng mặt phẳng cánh gồm chéo chữ thập mặt phẳng cánh chống dọc nhà Tác dụng chúng đảm bảo ổn định cho cánh chịu nén dàn, nên điểm cố kết không chuyển vị mặt phẳng dàn Các