đồ án kết cấu thép AISC

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP THEO TIÊU CHUẨN AISC Giáo viên hướng dẫn : TS X Sinh viên thực hiện: Y MSSV : 18511100XX Lớp : CDXX TP Hồ Chí Minh 07/2021 SVTH: - 18511100XX ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX MỤC LỤC SỐ LIỆU THIẾT KẾ VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN Error: Reference source not found Số liệu thiết kế Error: Reference source not found Nội dung thực hiện: Error: Reference source not found CHƯƠNG KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG Error: Reference source not found Sơ đồ kết cấu khung ngang Error: Reference source not found 1.2 kích thước theo phương đứng 1.3 Chọn sơ bộ kích thước theo phương ngang 1.3.1 Tiết diện cột 1.3.2 Tiết diện xà mái .10 1.3.3 Tiết diện vai cột .Error: Reference source not found 1.3.4 Tiết diện cửa trời Error: Reference source not found 1.4 Hệ giằng 14 1.4.1 Vai trò của hệ giằng 14 1.4.2 Hệ giằng cột 14 1.4.3 Hệ giằng mái 15 1.5 Xác định tải trọng lên khung ngang 16 1.5.1 Tĩnh tải 16 1.5.2 Hoạt tải 17 1.5.3 Tải trọng gió .22 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ 26 2.1 Thiết kế xà gồ cột 26 2.1.1 Xác định loại tải tác dụng lên xà gồ 26 2.1.2 Kiểm tra bền 27 2.2 Thiết kế xà gồ mái 26 2.2.1 Xác định loại tải tác dụng lên xà gồ mái 28 2.2.2 Trường hợp 1: TT+HT mái 29 2.2.3 Trường hợp 2: TT+Gió 30 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG, NỘI LỰC KHUNG 32 3.1 Mơ hình khung ngang 32 3.2 Sơ đồ tính 32 3.3 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung 33 3.3.1 Nội lực khung tổ hợp nội lực khung .40 SVTH: - 18511100XX ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX 3.3.2 Tổ hợp giá trị nội lực 46 CHƯƠNG THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT 52 4.1 Xác định chiều dài tính toán 52 4.2 Kiểm tra tiết diện cột 52 4.3 Thông số chung 52 4.3.1 Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm .54 4.3.2 Tính toán khả chịu uốn của cột 56 CHƯƠNG THIẾT KẾ XÀ MÁI 58 5.1 Xác định chiều dài tính toán 58 5.2 Kiểm tra tiết diện đầu xà mái 58 5.2.1 Thông số chung 58 5.2.2 Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm 60 5.2.3 Tính toán khả chịu uốn của xà mái 62 5.2.4 Kiểm tra khả chịu cắt 63 5.3 Kiểm tra tiết diện đỉnh xà 64 5.3.1 Thông số chung .64 5.3.2 Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm 65 5.3.3 Tính toán khả chịu uốn của đỉnh xà mái 67 5.3.4 Kiểm tra khả chịu cắt 68 5.3.5 Kiểm tra Chuyển vị đứng………………………………………………… 69 CHƯƠNG THIẾT KẾ DẦM CẦU TRỤC 71 6.1 Chọn cầu trục 71 6.1.1 Thông số chung 72 6.1.2 Tínnh độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm .73 6.1.4 Tính toán khả khả dụng chịu uốn của dầm .75 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT LIÊN KẾT 77 7.1 Vai cột 77 7.1.1 Kiểm tra tiết diện cột 77 7.2 Chân cột 79 7.2.1 Tính toán đế…………………………………………………………….79 7.4 Tính toán dầm đế 81 7.4.1 Tính toán sườn A 81 7.4.1 Tính toán sườn bên B .82 7.4.2 Tính tốn bu- lơng neo 83 SVTH: - 18511100XX ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX 7.4.3 Tính tốn đường hàn liên kết cợt vào lề .84 7.5 Liên kết cột với xà ngang 84 7.5.1 Tính tốn bu lơng liên kết .84 7.5.2 Tính toán mặt bích 85 7.6 Mối nối đỉnh xà 86 7.7 Mối nối xà (ở nhịp) 87 Tài liệu kham khảo .88 \ LỜI CẢM ƠN SVTH: - 18511100XX ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Bài thuyết minh Đồ án môn học Thiết kế kết cấu thép theo tiêu chuẩn AISC thực dựa nhiều nguồn tài liệu khác Để hoàn thành đồ án Kết cấu thép theo AISC này, thật có nhiều người em cảm thấy biết ơn Trước hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Văn Hiển , giảng viên khoa Cơng Trình Giao Thơng Người hướng dẫn môn Kết cấu thép theo AISC cho lớp em trực tiếp bảo em thực đồ án Cảm ơn thầy nhiệt tình giảng dạy trình hướng dẫn duyệt đồ án, giúp cho chúng em có chịu khó, khắc khe trình bày để có sản phẩm hoàn thiện Những kiến thức thầy truyền thụ chắn theo em sau Trong trình thực đồ án, em gặp nhiều điều khó khăn cịn số kiến thức em chưa biết chưa nắm vững Nhưng nhờ bạn em, người cố gắng giúp đỡ em thực tiến độ Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: - 18511100XX ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX CHƯƠNG KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1.1 Số liệu thiết kế 1.1.1 Dữ liệu thiết kế Thiết kế nhà cơng nghiệp tầng nhịp thép có cầu trục, mặt hình chữ nhật Hình 1.1 Kích thước khung ngang Trong đó: - Chiều dài nhịp nhà L : 27 m Sức trục Q : 5.0 T Cao độ đỉnh ray : 8,5 m Khu vực tính gió : III.A Chiều dài nhà : 78 m Bước cột :6m Độ dốc mái : 10 % Cầu trục làm việc chế độ trung bình  Xác định nhịp cầu trục: Do sức trục Q = 5.0 T Suy ra: Chọn λ=0,75 Lct = L - 2λ =27 – 2×0,75=25,5(m) suy Chọn nhịp cầu trục Lk =25,5 (m) Theo liệu cầu trục ta có: SVTH: - 18511100XX ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Bảng 1.1 Dữ liệu cầu trục Nhịp Lk (m) 25,5 Cầu K/c zmin Bề rộng K/c Trọng Trọng (mm) cầu trục bánh xe lượng lượng Bk Kk cầu trục xe (mm) 4500 (mm) 3800 G (T) 9,7 Gxc (T) 0,495 trục Hk (mm) 870 180 - Cột liên kết với móng cao trình ±0.000 m, mái lợp tôn 1.1.2 Vật liệu - Mác thép CCT34 - Cường độ tính tốn: f = 21.10  Mpa, γ c  = 1 - Cấp độ bền bê tông: B20 - Tôn mái tôn tường: Tôn ASEM, dày 0.47 ± 0.01 mm - Que hàn N42 tương đương:  f wt  = 1800  daN/cm  - Phương pháp hàn bán tự động, phương pháp kiểm tra thông thường 1.1.3 Tiêu chuẩn áp dụng - TCVN 2737 – 1995: Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5575 – 2012: Thiết kế kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn thiết kế: AISC 360:16 1.2 Kích thước khung ngang SVTH: - 18511100XX Áp lực Áp lực Pmax Pmin (kN) (kN) 49,8 23,7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Hình 1.2 Mơ hình khung nhà cơng nghiệp 1.2.1 Bố trí lưới cợt - Theo phương dọc nhà bố trí với bước m, cơng trình có tổng cơng 13 bước giàn - Theo phương ngang nhà bố trí cột có nhịp: 27 m - Cơng trình có chiều dài 78 m nên khơng bố trí khe nhiệt Hình 1.2 Mặt lưới cột 1.2.2 Kích thước theo phương đứng - Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H  H K  bk Với: bk = 0,1 (m) khoảng cách khe hở an toàn cầu trục xà ngang HK=0,87 (m) chiều cao cầu trục (khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao cầu trục) Suy H2 = 0,1 + 0,87 = 0,97 (m) Chọn H2 = (m) - Chiều cao cột tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H2 + H3 Với:+ H1= Hr = 8,5 (m) cao trình đỉnh ray + H3= khoảng cách phần cột chôn nền, theo đề xem cột liên kết với móng cao trình ± 0.000 m Suy ra: H= 8,5 + 0,97 + = 9,47(m) SVTH: - 18511100XX ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX - Chiều cao dầm cầu trục: hdc =((m) Chọn hdc= 0.7 (m) - Chiều cao thực cột từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép kèo: H ctr  H  hdc  hr Với hr= 0.2 (m) chiều cao rây đệm rây Suy ra: Hctr = 0,97 + 0,7 + 0,2 = 1,87 (m) - Chiều cao phần cột từ mặt móng đến mặt vai cột: Hcd =H1 (m) 1.2.3 Kích thước theo phương ngang 1.2.3.1 Tiết diện cột - Sơ chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: Chọn chiều cao h = 900 (mm) SVTH: - 18511100XX Hình 1.3 Kí hiệu kích thước cột ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX - Bề rộng tiết diện cột: Chọn bề rộng b = 400 (mm) - Bề dày bụng: - Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw mỏng, nên chọn tw ≥ (mm) Chọn bề dày tw = 10 (mm) - Bề dày cánh: �1 � �1 � tf  � � � �b  � � � �0.45   0.013 �0.016   m  �35 28 � �35 28 � Chọn bề dày tf = 14 (mm) Vậy tiết diện cột I-900 x 400 x 10 x 14, Hình 1.4 Tiết diện cột chân cột đỉnh cột, 1.2.3.2 Tiết diện xà mái SVTH: - 18511100XX 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX CHƯƠNG THIẾT KẾ DẦM CẦU TRỤC 6.1 Chọn cầu trục Tiết diện chữ I: 800x350x10x14 a) Thông số chung - Vật liệu: Thép CCT34 F = 220 MPa E = 21.104 MPa - Kích thước hình học tiết diện dầm: Bảng 5.1 Kích thước hình học tiết diện Chiều cao tiết diện H (mm) 800 Cánh bf (mm) 350 Bản bụng tf (mm) h (mm) 14 772 Cánh tw (mm) 10 bf (mm) tf (mm) 350 14 J(mm4 ) (mm) - Đặc trưng hình học tiết diện dầm: Bảng 5.2 Đặc trưng hình học tiết diện Ix (mm4) rx (mm) Iy (mm4) ry (mm) A (mm2) Sx Zx Tính đặc trưng hình học của tiết diện chọn: SVTH: - 18511100XX 65 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Kiểm tra tiết diện (sử dụng phần mềm sap2000 để tính tốn nội lực dầm cầu trục với giá trị Pmax) 6.1.1 Thơng số chung Nội lực tính tốn P = 70414,29 (N) M =61653935 (N.mm) Biểu đồ lực cắt dầm Biểu đồ momen dầm 6.1.2 Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm Bụng: SVTH: - 18511100XX 66 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX  bụng mảnh Cánh:  cánh không mảnh Suy : Phần tử mảnh Xác định hệ số giảm cánh Qs: (nằm khoảng 0,35 0,76) Khi - Xác định hệ số giảm bụng Qa: Đối với tiết diện chữ I: Với Ứng suất lớn có: Trong đó: Fe ứng suất tới hạn Euler, xác định theo công thức: 328,92 Bề rộng hữu he bụng Hệ số giảm cột: - Xác định ứng suất tới hạn Fcr: Trường hợp cấu kiện chịu nén phần tử mảnh: Khi: 152,62 Khả chịu nén danh nghĩa Pn xác định theo công thức: SVTH: - 18511100XX 67 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX (N) Với Ag diện tích tiết diện nguyên Khả chịu nén thiết kế cPn (LRFD) xác định theo công thức: 70414,29 N :Với c=0,9 Dầm đủ khả chịu nén 6.1.3 Tính toán khả khả chịu uốn của dầm a) Tính tốn theo điều kiện ổn định cục Bụng:  w   pw : bụng đặc Cánh: Xác định moment danh nghĩa Mn dầm theo điều kiện ổn định cục bộ: Dầm có bụng đặc chắc; cánh đặc nên ta xác định Mn theo công thức: 11,748 (N.mm) Thỏa điều kiện ổn định cục b) Tính tốn theo điều kiện ổn định tổng thể -(mm) SVTH: - 18511100XX 68 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Oằn miền đàn hồi Với 11,748 Thỏa điều kiện mất ổn định tổng thể CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT LIÊN KẾT 7.1 Vai cột 7.1.1 Kiểm tra tiết diện vai cột Chọn tiêt diện vai cột không thay đổi I-600x400x10x14 Chiều cao Cánh Bản bụng h (mm) bf (mm) SVTH: - 18511100XX tf (mm) hw (mm) Cánh tw (mm) 69 bf (mm) tf (mm) ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX 600 400 14 572 10 400 Bảng Kích thước tiết diện vai cột vị trí ngàm với cột Ix (mm4) (mm3) (mm3) Sx 14 Bảng Đặc trưng hình học tiết diện dầm vai Các đặt trưng hình học tiết diện dầm vai: Ix= (mm4) (mm3); == (mm3) Ứng suất pháp ứng suất tiếp chỗ tiếp xúc cánh bụng dầm vai: - Điều kiện bền chịu uốn Vậy thỏa điều kiện - Điều kiện bền chịu cắt: Vậy thỏa điều kiện Ứng suất pháp ứng suất tiếp chỗ tiếp xúc cánh bụng dầm vai: Vậy ứng suất tương đương chỗ tiếp giáp cánh cột bụng dầm vai là: Kiểm tra ổn định cục cánh bụng dầm vai: - Kiểm tra ổn định cục cánh: Vậy cánh đảm bảo ổn định cục - Kiểm tra ổn định cục bụng: Vậy bụng đảm bảo ổn định cục Chiều cao đường hàn cánh – bụng: Chiều cao đường hàn phải thoả mãn điều kiện cấu tạo: SVTH: - 18511100XX 70 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm vai vào cột hf= mm Chiều dài tính tốn đường hàn liên kết dầm vai với cánh cột: Phía cánh (2 đường hàn): lw= 40-1=39 cm Phía cánh (4 đường hàn): lw =0,5.(40-1) -1= 18,5 cm Bản bụng (2 đường hàn): lw =57,2-1=56,2 cm => Chọn lw= 53 cm Diện tích tiết diện mơmen chống uốn đường hàn liên kết (coi lực cắt đường hàn liên kết bụng chịu): Aw=2.0,6.53=63,6 (cm2); Momen kháng uốn đường hàn: 2 dc bb � �lwtc h3f �hwdv �� h f (lw ) � �h dv �� � lw h f tc dc � � � � � � Ww   lw h f � �   2.lw h f � �  dv �12 � � � 12 12 h � � � � � � � �� � � � Khả chịu lực đường hàn liên kết kiểm tra theo cơng thức: Kích thước cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai lấy sau: Chiều cao: Bề rộng : Bề dày :  chọn ts=0,6 cm Cấu tạo vai cột hình vẽ: 7.2 Chân cợt 7.2.1 Tính tốn đế Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính tốn tiết diện chân cột: Vị trí mặt cắt thiết diện cột Chân cột Kích thước thiết diện I-900x400x10x14 SVTH: - 18511100XX M (kN.m) 209,82 N (kN) 61,96 P (kN) 205,42 71 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Chọn phương án cấu tạo chân cột cho trường hợp có vùng chịu kéo bê tơng móng với bu lơng neo phía chân cột Từ xác định bề rộng đế: Bbd=b+2c1= 30+ 2.6= 42 (chọn c1= cm) Chiều dài đế xác định từ điều kiện chịu ép cục bê tơng móng: � � N N 6M L bd �  �   � � � 2Bbd .R b,loc 2B  R B  R b,loc � bd b,loc � bd (Theo giả thiết ban đầu Bê tơng móng B20 có Rb,loc= 1,33 (kN/cm2) Giả sử c2=11,2 cm bề dày dầm đế 0,8 cm; Lbd= h+2tdđ+2c2= 90+2.0,8+2.11,2= 114 (cm) >39,51 (cm) Tính lại ứng suất phản lực bê tơng móng phía đế: Ơ (bản kê cạnh): a2 = d1 = 31,5 (cm); b2 = 20,5 (cm); b2/a2 = 20,5/31,5 = 0,65 Tra bảng 2.4 Ta chọn b2/a2= 0,65 Nội suy: có b= 0,081  M1= b1 d1 =0,081 0,41.31,52 = 32,95 (kNcm) Ô (bản kê cạnh): a2 = d2 = 21,5 (cm); b2 = 12,2 (cm); b2/a2 = 12,2/21,5 = 0,567 nội suy có b = 0,069  M2=b2 d =0,069 0,71.21,52 = 22,65 (kNcm) Vậy bề dày đế xác định theo công thức: SVTH: - 18511100XX 72 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX  Chọn tbd= 3,5 cm 7.3 Tính toán dầm đế Kích thước dầm đế chọn sau: Bề dày (đã chọn): tdd = 0,8 cm Bề rộng : bdd = Bbd = 35 cm Chiều cao: hdd phụ thuộc vào đường hàn liên kết dầm đế vào cột phải đủ khả truyền lực ứng suất phản lực bê tơng móng Lực truyền vào dầm đế ứng suất phản lực bê tơng Ndd=F.σ = (12+16,25).35.0,41= 405,38 kN Theo cấu tạo chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm đế vào cột hf=0,7 cm Từ xác định chiều dài tính tốn đường hàn liên kết dầm đế vào cột:  Chọn chiều cao dầm đế hdd = 25 cm 7.3.1 Tính tốn sườn A qs ls Ms Vs - Sơ đồ tính dầm cơng-xơn ngàm vào bụng cột đường hàn qs = 0,16(216,25) =5,2 kN/cm Ms = qs.ls2/2 = 5,2.21,52/2 = 1201,85 kNcm Vs = qs.ls = 5,221,5 = 111,8 kN Chọn bề dày sườn ts = 0,8 cm Chiều cao sườn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn:  Chọn hs= 21 cm Kiểm tra lại tiết diện sườn chọn theo ứng suất tương đương: 23,46 SVTH: - 18511100XX 73 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bụng cột hf=0,8cm Diện tích tiết diện mơmen chống uốn đường hàn là: Aw = 2.0,8.(21- 1) = 32 (cm2) Khả chịu lực đường hàn kiểm tra theo cơng thức: 7.3.2 Tính tốn sườn bên B Tương tự trên, với bề rộng diện truyền tải vào sườn là: 1,5l s = 1,5.12,2= 18,3(cm) Từ đó: qs = 0,71 18,3= 12,993 kN/cm Ms = qsls2/2 = 12,99312,22/2 = 996,9 kNcm Vs = qsls = 12,993 12,2 = 158,5 kN Chọn bề dày ts = 0,8 cm Chiều cao sườn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn:  Chọn hs= 21 cm Kiểm tra lại tiết diện sườn chọn theo ứng suất tương đương: 23,54 Chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn B vào dầm đế hf=0,8 cm.Diện tích tiết diện mômen chống uốn đường hàn : Aw = 2.0,8.(21- 1) = 32 (cm2); Khả chịu lực đường hàn kiểm tra theo cơng thức: 7.4.3 Tính tốn bu- lơng neo Từ tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực chân cột gây kéo nhiều (momen lớn nhất) cho bulơng neo: Vị trí mặt cắt Kích thước thiết thiết diện cột diện Chân cột I-900x300x10x14 M (kN.m) 107,8 N (kN) 86,51 P (kN) 406,54 Chiều dài vùng bê tông chịu nén đế c= 46 cm Chọn khoảng cách từ mép biên đế chân cột đến tâm bu lông neo e = cm.Ta xác định được: Khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trọng tâm tiết diện cột: Khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trục bu lơng neo chịu kéo phía đối diện: SVTH: - 18511100XX 74 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Tổng lực kéo thân bu lơng phía chân cột: Chọn loại bu lông chế tạo từ thép mác CT38, tra bảng I.10 phụ lục ( thiết kế nhà thép – Đoàn Tuyết Ngọc ) Có fba = 150N/mm2 = 15 kN/cm2 Diện tích cần thiết bu lơng neo: Chọn bu lơng 30 có Abn = 8,2 (cm2) (bảng II.2 phụ lục) Tính tốn lại tổng lực kéo thân bu lơng neo phía chân cột: Chọn cặp nội lực chân cột gây lực kéo (lực nhổ) lớn Lb = 77 cm khoảng cách bulông dãy biên Do T1 > T2 nên đường kính bu lơng neo chọn đạt u cầu 7.4.4 Tính tốn đường hàn liên kết cột vào lề Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào đế tính tốn quan niệm mơmen lực dọc đường hàn cánh chịu, lực cắt đường hàn bụng chịu Nội lực tính tốn đường hàn chọn bảng tổ hợp nội lực cặp dùng để tính tốn bulông neo Lực kéo cánh cột mômen lực dọc phân vào theo: - Tổng chiều dài tính tốn đường hàn liên kết cánh cột (kể đường hàn liên kết dầm đế, sườn đế vào đế): Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh cột: Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột: Kết hợp với yêu cầu cấu tạo chọn hf = 0,6 cm Cấu tạo chân cột hình 7.5 Liên cợt với xà ngang Cặp nội lực dùng để tính tốn liên kết cặp gây kéo nhiều cho bu lông tiết diện đỉnh cột Từ bảng tổ hợp chọn : M = 73,89 kNm; N = 61,34 kN V = 304,04 kN; Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trường hợp tải trọng 4,7,9,13,15 gây SVTH: - 18511100XX 75 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX 7.5.1 Tính tốn bu lơng liên kết Chọn cặp bu lơng có cường độ cao cấp bền 8,8 đường kính bu lơng dự kiến d = 30 mm Bố trí thành dãy với khoảng cách lỗ bulông tuân thủ theo quy định bảng I.13 ( Thiết kế nhà thép- Đoàn Tuyết Ngọc) Phía ngồi cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích với kích thước lấy sau Bề dày : ts ≥ tw chọn ts= cm Bề rộng (phụ thuộc vào kích thước mặt bích)  chọn ls = cm Chiều cao: hs = 1,5ls =1,5.9 =13,5 (cm)  chọn hs=15 cm Khả chịu kéo bu lông: [N]tb = ftbAbn = 40.5,6=224 (kN) ftb – cường độ tính tốn chịu kéo bulông (bảng 1.9) : ftb =400N/mm2 = 40 (kN/cm2); Abn - diện tích tiết diện thực thân bulông (bảng I.11) d =30mm: Abn=5,6 cm2 Khả chịu trượt bu lơng cường độ cao: Trong đó: fhb – cường độ tính tốn chịu kéo vật liệu bulông cường độ cao liên kết ma sát, fhb = 0,7fub fub - cường độ kéo đứt tiêu chuẩn vật liệu bulông N(bảng I.12), fub = 1100 N/mm2 = 110 kN/cm2 (với mác thép 40Cr); A – diện tích tiết diện thân bu lơng, A = d2/4 = 7,07 cm2; b1 hệ số điều kiện làm việc liên kết, 1b = số bulông liên kết n = 14 > 10 ,b2 – hệ số ma sát hệ số độ tin cậy liên kết Với giả thiết không gia công bề mặt cấu kiện nên  = 0,25; b2 = 1,7; nf – số lượng mặt ma sát liên kết, nf = Theo điều 6.2.5 TCXDVN 338-2005, trưịng hợp bulơng chịu cắt kéo đồng thời cần kiểm tra điều kiện chịu cắt kéo riêng biệt Ta có lực kéo tác dụng vào bulơng dãy ngồi mơmen lực dọc phân vào (do mơmen có dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bulơng phía ngồi cùng): (ở lấy dấu trừ N lực nén) Do Nbmax= 28,88 kN < [N]tb = 224 kN nên bu lơng có đủ khả chịu lực Kiểm tra khả chịu cắt bulơng: 7.5.2 Tính tốn mặt bích Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn: Và SVTH: - 18511100XX 76 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Chọn 7.5.3 Tính tốn đường hàn liên kết cột ( xà ngang ) với mặt bích Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi (kể sườn) Lực kéo cánh ngồi mơmen lực dọc phân vào: Vậy chiều cao cần thiết đường hàn là: Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích (coi đường hàn chịu lực cắt lớn đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực): Kết hợp với cấu tạo chọn chiều cao đường hàn liên kết hf = 0,6 cm 7.6 Mối nối đỉnh xà Trong tổ hợp nội lực chọn cặp gây kéo nhiều cho bulông tiết diện đỉnh xà (đỉnh mái): I-600x400x10x14 Vị trí mặt cắt thiết diện xà Kích thước tiết diện M (N.mm) N (N) P (N) Đỉnh xà I-600*400*10*14 0,57 4910 76550 Tương tự chọn bulông cường độ cao cấp bền 8.8, đường kính bulơng dự kiến d=30mm Bố trí bulơng thành hàng, phía ngồi cánh xà ngang bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, kích thước sau : Bề dày: ts = cm Chiều cao: hs = cm Bề rộng: ls = 1,5hs = 1,5.9 = 13,5 (cm)  chọn ls = 15 (cm) - Lực kéo tác dụng vào bulông dãy mômen lực dọc phân vào (do mơmen có dấu dương nên coi tâm quay trùng với dãy bulơng phía cùng) đó: M.h1 N cos  V.sin  N b max  � � 2�h i n n [N]tb = ftbAbn = 40.5,6=224 (kN) Khả chịu cắt bulông kiểm tra theo công thức: SVTH: - 18511100XX 77 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Tương tự bề dày mặt bích tính tốn từ điều kiện sau: Và => Chọn Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh (kể sườn) xác định tương tự Lực kéo cánh mômen, lực dọc lực cắt gây ra: Vậy chiều cao cần thiết đường hàn Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích Kết hợp với cấu tạo chọn chiều cao đường hàn liên kết hf = 0,6 cm 7.7 Mối nối xà (ở nhịp) Việc tính tốn cấu tạo mối nối xà thực tương tự Do tiết diện xà ngang vị trí nối giống đỉnh mái; nội lực chỗ nối xà nhỏ nên khơng cần tính tốn kiểm tra mối nối Cấu tạo liên kết hình vẽ: bf b1 , suên A t© m quay h3 h1 h2 V N l M N3 M N , suên B h V tw N2 N1=Nbmax , suên A 1-1 Tài liệu kham khảo  TCVN 5575:2012: Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất Bộ xây dựng, Hà Nội, 2012  TCVN 2737:1995: Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất Bộ xây dựng, Hà Nội, 1996  GS.TS Đoàn Định Kiến, Thiết kế kết cấu thép theo quy phạm Hoa Kì AISC 360-10, Nhà xuất xây dựng SVTH: - 18511100XX 78 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX  Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng nhịp – Ths Phạm Minh Hà – Đoàn Tuyết Ngọc SVTH: - 18511100XX 79 ... CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Bài thuyết minh Đồ án môn học Thiết kế kết cấu thép theo tiêu chuẩn AISC thực dựa nhiều nguồn tài liệu khác Để hoàn thành đồ án Kết cấu thép theo AISC này, thật... trái SVTH: - 18511100XX 32 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Hoạt tải tác dụng lên mái phải Áp lực Dmax cột trái SVTH: - 18511100XX 33 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Áp lực... 34 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: TS XX Áp lực ngang cột trái hướng từ phải qua trái Áp lực ngang cột phải hướng từ trái sang phải SVTH: - 18511100XX 35 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC