Đồ án Kết cấu thép 2 Trần Văn Phúc

MỤC LỤC 1. đỀ BÀI7 2. Lựa chọn vật liệu sử dụng7 3. Xác định kích thước chính của khung ngang8 3.1. Theo phương đứng8 3.2. Theo phương ngang10 4. sơ bộ tiết diện khung ngang.10 4.1. Tiết diện cột.10 4.2. Tiết diện dầm mái11 4.3. Tiết diện vai cột11 4.4. Kích thước cửa trời12 5. Hệ giằng12 6. sơ đồ tính khung ngang.17 7. Tải trọng tác động lên khung ngang18 7.1. Tĩnh tải18 7.1.1. Tải trọng lớp hoàn thiện mái18 7.1.2. Tải trọng lớp hoàn thiện biên tường18 7.1.3. Tải trọng do bậu cửa trời18 7.1.4. Tải trọng bản thân dầm cầu trục18 7.2. Hoạt tải18 7.2.1. Hoạt tải mái18 7.2.2. Hoạt tải cầu trục19 7.3. Tải trọng gió21 8. Tính nội lực23 8.1. Biểu đồ tĩnh tải tác dụng vào khung ngang24 8.2. Biểu đồ hoạt tải sửa chữa mái tác dụng lên khung ngang.25 8.2.1. Trường hợp 1 (Hoạt tải chất đầy – HTCD)25 8.2.2. Trường hợp 2 (HT1 – HT:AB).26 8.2.3. Trường hợp 2 (HT2 – HT:BC).27 8.2.4. Trường hợp 3 (HT3 – HT:CD).28 8.3. Biểu đồ hoạt tải cầu trục tác dụng lên vai cột của khung ngang.29 8.3.1. Áp lực đứng Dmax,minC.29 8.3.2. Áp lực đứng Dmax.minE.30 8.3.3. Lực hãm xe con TmaxC-phaiquatrai31 8.3.4. Lực hãm xe con TmaxEphaiquatrai.32 8.4. Biểu đồ hoạt tải gió tác dụng lên khung ngang.33 8.4.1. Hoạt tải gió trái.33 8.4.2. Hoạt tải gió phải.34 8.5. Bảng nội lực (M,N,Q) xuất hiện trong khung ngang.35 8.5.1. Nội lực dầm.35 8.5.2. Nội lực cột.36 9. tổ hợp nội lực.37 10. xác định nội lực thiết kế.41 11. Thiết kế tole lợp mái và xà gồ mái.43 11.1. Thiết kế tole lợp mái.43 11.1.1. Tải trọng tác dụng lên tole lợp mái43 11.1.2. Thiết kế tiết diện tole lợp mái.44 11.2. Thiết kế xà gồ mái.45 11.2.1. Xác định tải trọng tác dụng lên xà gồ.45 11.2.2. Thiết kế tiết diện xà gồ mái.47 11.3. Thiết kế tole lợp mái và xà gồ.49 11.3.1. Thiết kế tiết diện xà gồ biên49 12. thiết kế dầm.51 12.1. Thiết kế tại vị trí đầu dầm.51 12.1.1. Chọn sơ bộ tiết diện.51 12.1.2. Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện.53 12.1.3. Kiểm tra ổn định tổng thể dầm.54 12.1.4. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh, bản bụng.55 12.2. Thiết kế dầm đoạn tiết diện nhỏ.56 12.2.1. Chọn sơ bộ tiết diện.56 12.2.2. Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện.57 12.2.3. Kiểm tra ổn định tổng thể dầm58 12.2.4. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh, bản bụng.59 12.3. Thiết kế tiết diện tại vị trí nối dầm L=6.5m (tính từ vị trí đầu cột).59 12.4. Thiết kế chi tiết liên kết dầm.60 13. Thiết kế cột khung60 13.1. Thiết kế cột biên trục A (chọn phương án tiết diện không đổi)60 13.1.1. Chiều dài tính toán của tiết diện cột biên60 13.1.2. Sơ bộ tiết diện cột.61 13.1.3. Tính đặc trưng hình học.62 13.1.4. Kiểm tra khả năng chịu lực với cặp nột lực thứ nhất của cột biên A64 13.1.5. Kiểm tra tiết diện cột biên A với cặp nội lực 2.68 13.1.6. Tính toán liên kết hàn bản cánh vào bản bụng cột biên A.71 13.2. Thiết kế cột giữa trục C (Chọn cột có tiết diện không đổi).72 13.2.1. Chiều dài tính toán cột giữa.72 13.2.2. Sơ bộ tiết diện cột giữa.73 13.2.3. Tính đặc trưng hình học.74 13.2.4. Kiểm tra khả năng chịu lực với cặp nội lực thứ nhất của cột giữa C.75 13.2.5. Kiểm tra tiết diện cột giữa C ứng với cặp nội lực 2.79 13.2.6. Tính toán liên kết hàn bản cánh vào bản bụng cột giữa C.83 14. Thiết kế dầm vai cột giữa C83 14.1. Chọn sơ bộ tiết diện dầm vai83 14.2. Các đặc trưng hình học của tiết diện dầm vai.84 14.2.1. Tiết diện tại vị trí ngàm dầm vai.84 14.2.2. Tiết diện tại vị trí đầu tự do dầm vai.85 14.3. Kiểm tra bền tiết diện dầm vai.85 14.3.1. Kiểm tra tại vị trí ngàm dầm vai85 14.3.2. Kiểm tra tại vị trí đầu tự do dầm vai.86 14.4. Kiểm tra tổng thể tiết diện dầm vai.87 14.5. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh, bản bụng dầm vai87 14.5.1. Kiện ổn định cục bộ bản cánh khi chịu nén87 14.5.2. Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng87 14.6. Tính toán liên kết hàn bản cánh và bản bụng dầm vai87 14.7. Tính toán liên kết hàn dầm vai vào cột giữa C.88 14.7.1. Tính toán liên kết bản cánh vào cột giữa:88 14.7.2. Tính toán liên kết bản bụng vào cột giữa:89 14.8. Chọn kích thước sườn để gia cường cho bản bụng dầm vai.89 15. Kiểm tra độ cứng khung ngang.89 15.1. Kiểm tra chuyển vị đứng của dầm90 15.1.1. Tại nút cứng 11 (đỉnh nhịp giữa 1, L2 = 36m)90 15.1.2. Tại nút cứng 23 (đỉnh nhịp biên, L1 = 27m)90 15.2. Kiểm tra chuyển vị ngang cột90 15.2.1. Tại nút cứng 17 (đỉnh cột biên A có H = 13.3 m)91 15.2.2. Tại nút cứng 5 (đỉnh cửa mái nhịp L1 có H = 15.88m)91 16. Thiết kế các chi tiết liên kết91 16.1. Thiết kế chi tiết liên kết cột A vào đầu trái dầm AB91 16.1.1. Tính toán bulong liên kết91 16.1.2. Tính toán mặt bích nằm ngang ở đỉnh cột biên A93 16.1.3. Tính toán đường hàn liên kết đỉnh cột biên A với mặt bích nằm ngang93 16.2. Thiết kế liên kết đầu dầm phải AB với đầu dầm trái BC (đỉnh nhịp biên 1).94 16.2.2. Tính toán mặt bích nằm thẳng đứng ở đỉnh nhịp biên 1.95 16.2.3. Tính toán đường hàn liên kết đỉnh nhịp biên 1 với mặt bích.95 16.3. Thiết kế liên kết đầu phải dầm CD với đầu trái dầm DE (đỉnh nhịp giữa).96 16.4. Thiết kế liên kết cột giữa C với đầu trái dầm CD.97 16.4.1. Tính toán bulong liên kết.97 16.4.2. Tính toán mặt bích nằm thẳng đứng ở đỉnh cột giữa C.98 16.4.3. Tính toán đường hàn liên kết đỉnh cột giữa C với mặt bích.98 16.5. Thiết kế chi tiết liên kết cột giữa C với đầu phải dầm BC.99 16.6. Thiết kế 2 đoạn dầm AB với nhau (BC tương tự).99 16.6.2. Tính toán mặt bích nằm nghiêng vị trí nối dầm AB.100 16.6.3. Tính toán đường hàn liên kết 2 đoạn dầm AB.101 16.7. Thiết kế liên kết 2 đoạn dầm CD.102 17. THiết kế chân cột102 17.1. Thiết kế chân cột biên A102 17.1.1. Tính toán bản đế chân cột biên A102 17.2. Tính toán dầm đế chân cột biên A.105 17.2.1. Tính toán sườn đế dài và sườn đế ngắn chân cột biên A.107 17.2.2. Tính toán bulong neo tại chân cột biên A.110 17.2.3. Tính toán đường hàn liên kết chân cột biên A vào bản đế.112 17.3. Thiết kế chân cột giữa C.112 17.3.1. Tính toán bản đế chân cột giữa C.112 17.4. Tính toán dầm đế chân cột giữa C.115 17.4.1. Tính sườn đế ngắn và sườn đế dài cột giữa C.117 17.4.2. Tính toán bulong neo tại chân cột giữa C.120 17.4.3. Tính toán đường hàn liên kết chân cột giữa C vào bản đế.122

SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc MỤC LỤC ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc TÀI LIỆU THAM KHẢO: - Giáo trình mơn học kết cấu thép 2: Thầy Trần Văn Phúc - Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép: TCVN 5575-2012 - Tiêu chuẩn tải trọng tác động: TCVN 2737-1995 - Sách thiết kế kết cấu thép nhà cơng nghiệp: Gs Đồn Định Kiến - Bài tập thiết kế kết cấu thép: Trần Thị Thôn - Zamil steel design manual - ANSI-AISC 360-16 Specification for Structural Steel Buildings ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc ĐỀ BÀI Mã đề: 25 Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp tầng, nhịp theo số liệu cho đây: Cao trình Bướ c cột Nhip nhà m L1 = 27 m L2 = 36 m m L3 = 27 m Đất tự Mặt Mặt nhiên ray m m m -0.55 12.2 Cầu Áp lực Chiề Độ trục gió độ u dài dốc Q(T cao 10m nhà (% ) (daN/m2) m ) 85 189 - Dạng địa hình để tính gió dạng địa hình B - Nhịp có cần trục hoạt động với sức trục Q cho Hai nhịp biên khơng có cầu trục - Vật liệu lợp mái: Tole - Sử dụng khung thép tiết diện chữ I tổ hợp Cột có tiết diện khơng đổi Dầm có tiết diện thay đổi LỰA CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG - Vật liệu thép Mác CCT38 theo TCVN 5575-2012 có cường độ: - Dùng que hàn N42 theo TCVN 5575-2012 ta số liệu sau: Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn: Cường độ tính tốn: Phương pháp hàn tay - Dùng Bulong cấp độ bền 8.8, tra bảng TCVN 4575-2012 ta số liệu sau: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Trạng thái làm việc Cắt Kéo Ký hiệu Cấp độ bền 8.8 Cường độ tính tốn (MPa) 320 400 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 3.1 Theo phương đứng Hình 3.1 Kí hiệu thơng số cầu trục Cầu trục có sức nâng: , tra cataloge ta được: Cột giữa: Chiều dài cột trên: + HK: Chiều cao gabarit cầu trục (khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao cầu trục) – Tra catalogue cầu trục H K = 875 mm (theo đề đồ án, xe nằm dưới, chọn H1 chiều cao cầu trục) + C: khe hở an toàn cầu trục xà ngang, chọn C = 200 mm ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc + hdct: chiều cao dầm cầu trục, sơ chọn: Chọn hdct = 900 mm + hr: chiều cao ray đệm lấy 200 mm Vậy  Chọn Ht = 2.2 m (do kích thước ta nên lấy bội số 100 mm) Hình 3.2 Kí hiệu cột Chiều dài cột dưới: + Hr – cao trình đỉnh ray, Hr = 12.2 m + – Chiều cao mặt so với đất tự nhiên, = 0.00m (xem mặt móng mặt đất tự nhiên)  Chọn Hd = 11.1 m − Chiều dài cột: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Hình 3.3 Kí hiệu kích kích thước khung ngang Cột biên: Chọn chiều cao chiều cột 3.2 Theo phương ngang - Trục định vị cột biên trùng với mép cột (a=0) - Trục định vị cột trùng với trục cột - Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray: (trục định vị trùng với trục cột) - Chiều cao tiết diện cột lấy theo yêu cầu độ cứng: Chọn chiều cao h = 700 mm - Kiểm tra khe hở cầu trục khung: SƠ BỘ TIẾT DIỆN KHUNG NGANG 4.1 Tiết diện cột Chọn tiết diện cột đặc khung nhà thép dạng chữ I sau: - Chiều cao tiết diện cột: Chọn chiều cao h = 700 mm - Bề rộng tiết diện cột: Chọn chiều cao bf = 300 mm ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc - Bề dày bụng: - Bề dày cánh: Chọn tf = 12 mm 4.2 Tiết diện dầm mái Dầm có tiết diện chữ I đối xứng, đoạn nách khung gần cột chịu moment, lực cắt lớn nên thường cấu tạo tiết diện cao hơn, tiết diện cịn lại lấy khơng đổi - Chiều cao tiết diện nách khung: Chọn - Bề rộng nách khung Chọn - Chiều cao tiết diện đoạn dầm thay đổi: Chọn - Chiều dày bụng dầm: tw = mm ≥ mm - Chiều dày cánh dầm: tf = mm - Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột đoạn bằngchiều dài nửa xà Chọn 4.3 Tiết diện vai cột Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung áp lực đứng cầu trục trọng lượng thân dầm cầu trục, trọng lượng ray, dầm hãm hoạt tải cầu trục) nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột) Sơ tiết diện dầm vai sau: - Khoảng cách từ trục định vị đến ray cầu trục - Chiều dài vai (từ mép cột đến cạnh vai cột): - Khoảng cách từ ray cầu trục đến cạnh vai cột lấy 150 mm - Lựa chọn tương tự ta có: - Chiều cao tiết diện vai cột: h = 350 mm - Bề rộng tiết diện vai cột: b = 100 mm - Chiều dày bụng vai cột: tw = mm ≥ mm - Chiều dày cánh vai cột: tf = 10 mm 4.4 Kích thước cửa trời - Sơ bộ: Thép I20 - Chiều cao: 1.5 m Chiều dài: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc - Chọn Độ dốc mái cửa cửa trời lầy độ dốc mái: i = % HỆ GIẰNG Hệ giằng phận kết cấu liên kết khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu khơng gian, có tác dụng: Bảo đảm bất biến hình theo phương dọc nhà độ cứng không gian cho nhà Chịu tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vng góc với mặt phẳng khung gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất xuống móng Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng) cho cấu kiện chịu nén kết cấu: dàn, cột, Tạo điều kiện thuận lợi, an tồn cho việc dựng lắp, thi cơng Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái hệ giằng Hệ giằng cột: - Hệ giằng cột đảm bảo bất biến hình độ cứng tồn nhà theo phương dọc, chịu tải trọng tác dụng dọc nhà đảm bảo ổn định cột Dọc theo chiều dài nhà, hệ giằng cột bố trí khối nhà đầu hồi nhà để truyền tải trọng cách nhanh chóng Hệ giằng cột giữa: phần cột bố trí từ mặt dầm hãm đỉnh cột, phần cột bố trí từ mặt đến cote +5.5 m từ cote +5.5 m đến mặt dầm vai Hệ giằng cột biên: phần bố trí từ cote +8.8 m đến đỉnh cột, phần từ cote +4.5 m đến cote +8.8 m, phần bố trí từ cote +4.5m xuống đến chân cột Theo tiết diện cột, hệ giằng cột đặt vào bụng cột Do sức trục Q= 3T, chọn tiết diện giằng làm từ thép trịn Φ18 Trên đỉnh cột bố trí chống dọc nhà Chiều cao cột H =13.3 m > m, bố trí thêm chống dọc nhà vị trí cao độ +6.35m Chọn tiết diện chống dọc theo độ mảnh λmax ≤ 220, chọn I27 Hình 5.1 Hệ giằng mái: - Hệ giằng mái bố trí hai gian đầu nhà chỗ có hệ giằng cột Hệ giằng mái bao gồm giằng xiên chống dọc, yêu cầu cấu tạo chống có độ mảnh λ max ≤ 220 Thanh giằng xiên làm từ thép tròn tiết diện Φ18, chống chọn I22 Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch lên phía (để giữ ổn định cho xà chịu tải bình thường – cánh xà chịu nén) Khi khung chịu tải gió, cánh xà chịu nén nên phải gia cường giằng chống xiên (liên kết lên xà gồ), cách bước xà gồ lại bố trí chống xiên Tiết diện chống chọn L50x5, điểm liên kết với xà gồ cách xà 800 mm Ngồi bố trí chống dọc tiết diện I22 tạo điều kiện thuận lợi thi cơng lắp ghép Hình 5.2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Giằng cánh dầm I tổ hợp: - Giằng cánh dầm làm giảm chiều dài tính tốn dầm, để đảm bảo thỏa mãn điều kiện ổn định tổng thể chịu lực mà không cần phải tăng kích thước tiết diện dầm - Chọn thép hình U45x35x2.4 cơng ty PEBSteel (www.pebsteel.com) làm giằng liên kết cánh xà gồ mái lắp cánh dầm ta bố trí khoảng cách giằng 2.2m = x 1.1m (theo phương ngang nhà xưởng) nghĩa cách xà gồ giằng lần Hình 5.3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Hình 5.4 Sơ đồ hệ giằng cột biên, cột ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Chọn hf = 1cm; chiều dài đường hàn cần thiết để liên kết dầm đế vào cánh cột biên A: Ta chọn chiều cao dầm đế hdđ =8 cm Vậy kích thước dầm đế: Hình 17.31 Biểu đồ xuất từ phần mềm SAP 2000 dầm đế cột biên A 17.2.1 Tính tốn sườn đế dài sườn đế ngắn chân cột biên A Sườn đế ngắn có bề dày chọn 1.2 cm bề rộng chọn 25.8 cm Sơ đồ tính sườn đế ngắn dầm consolee, ngàm vào dầm đế hai đường hàn liên kết Để đơn giản, thiên an toàn ta lấy chiều dài tính tốn dầm console 15 cm Sườn đế dài có bề dày chọn 1.2 cm bề rộng chọn 19.4 cm Sơ đồ tính sườn đế ngắn dầm console, ngàm vào bụng cột hai đường hàn liên kết Để đơn giản, thiên an toàn ta lấy chiều dài tính tốn dầm console 20 cm ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 92 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Hình 17.32 Sơ đồ tính sườn đế ngắn, sườn đế dài Moment uốn M lực cắt Q tiết diện ngàm sườn đế ngắn xác định theo công thức: Moment uốn M lực cắt Q tiết diện ngàm sườn đế dài xác định theo công thức: Chiều cao sơ sườn đế ngắn sườn đế dài xác định theo điều kiện chịu uốn: Chọn hsdngan =18 cm; hsddai = 16 cm + Theo điều kiện ứng suất tương đương thép làm sườn đế Thỏa điều kiện ứng suất tương đương Thỏa điều kiện ứng suất tương đương + Theo điều kiền chiều dài cần thiết để liên kết sườn đế vào cột biên A Chọn trước chiều cao đường hàn: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 93 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Đường hàn liên kết sườn cứng vào cột biên có diện tích moment kháng uốn sau: Điều kiện đường hàn chịu uốn chịu cắt sườn đế ngắn xác định theo công thức: Thỏa điều kiện đường hàn chịu uốn chịu cắt Đường hàn liên kết sườn cứng vào cột biên có diện tích moment kháng uốn sau: Điều kiện đường hàn chịu uốn chịu cắt sườn đế ngắn xác định theo cơng thức: Tóm lại tiết diện sườn đế ngắn sườn đế dài chân cột biên A là: 17.2.2 Tính tốn bulong neo chân cột biên A Đối với cột chịu nén lệch tâm, giả thiết biến dạng dẻo phát triển bê tơng móng vùng nén, biểu đồ ứng suất phân bố đạt đến giá trị Rb Chọn khoảng cánh từ mép biên đế đến tâm bulong neo 6cm Chọn trước bulong neo làm thép CT38 (Bảng 12 TCVN 5575-2012) có đặc điểm sau: fba =1500 daN/cm2; d= 42 mm; d0 = 37.9 mm; Abn = 11.3 cm2 Tổng lực kéo Nt,b xuất bulong neo phía chân cột biên A xác định từ phương trình cân lực dọc: M = 481.91 kN.m; N = 108.76 kN; Z = 88.2 cm a = 44.1 cm: Khoảng cánh từ tâm bulong neo chịu kéo đến lực dọc trục N ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 94 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Giải phương trình bậc 2, ta được: Lấy giá trị Từ điều kiện trên, suy tổng lực kéo N t,b bulong neo phía chân cột biên A: Số lượng bulong neo phía chân cột biên A xác định theo công thức sau: Chọn n = Phần bulong neo chôn bê tông có chiều dài: Lbulong neo Vậy phía chân cột biên A ta cần bố trí bulong thép CT38 hình vẽ, bulong có kích thước , để liên kết chân cột vào bê tơng móng phía Hình 17.33 Sơ đồ bố trí tính bulong neo cho cột biên A 17.2.3 Tính tốn đường hàn liên kết chân cột biên A vào đế + Đường hàn liên kết cánh chân cột biên A vào đế Lực kéo cánh cột biên A moment lực dọc tác dụng xác định theo công thức sau: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 95 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Tổng chiều dài tính tốn đường hàn cánh cột biên A (kể đường hàn liên kết dầm đế vào đế) là: Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh cột biên A vào đế là: + Đường hàn liên kết bụng cột biên A vào đế Tổng chiều dài tính toán đường hàn bụng cột biên A (kể đường hàn liên kết sườn đế ngắn vào đế) là: Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh cột biên A vào đế là: Kết hợp điều kiện ta chọn 17.3 Thiết kế chân cột C 17.3.1 Tính tốn đế chân cột C Ta chọn cặp nội lực có giá trị sau để thiết kế chân cột C: Chọn trước: Giả thiết móng làm bê tơng cấp độ bền B25: 17.3.1.1 Tính chiều dài Lbđ thép Cột C chịu uốn nén Bản đế thép truyền lực từ chân cột xuống móng BTCT Chiều dài đế thép xác định từ điều kiện bền bê tơng móng theo cơng thức sau: : hệ số tăng Rb nén cục bộ, Ta tạm chọn mcb =1.2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 96 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Chọn C2 = 28.3 cm Phản lực ứng với cặp móng bê tơng tác dụng lên đế thép là: Phản lực ứng với cặp móng bê tơng tác dụng lên đế thép là: Ta dùng kết từ cặp nội lực để tính tốn bề dày cần thiết đế thép Chân cột có đế thép, dầm đế, sườn đế ngắn, sườn đế dài bố trí hình vẽ: Hình 17.34 Cấu tạo liên kết chân cột C với móng bê tơng 17.3.1.2 Tính chiều dày tbđ đế thép Moment ô xác định theo công thức tổng quát sau đây:  Ô (bản kê cạnh) Kích thước sau: Và tỉ số: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 97 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Nên tính ô console với: d1 = b2 = 14.1 cm; α1 = 1/2 = 0.5; σ = 75.780 daN /cm2  Ô (bản kê cạnh) Kích thước sau: a2 = a = 15.933 cm chiều dài cạnh tự b2 = b = 14.1 cm chiều dài cánh vng góc với biên tự Tỉ số b2/a Hệ số α Ta có = 7532.959 daN.cm Bề dày cần thiết đế thép chân cột C xácđịnh cơng thức sau đây: Chọn tbđ = 5cm Vậy kích thước đế 17.4 Tính tốn dầm đế chân cột C Dầm đế có bề dày bề rộng chọn tdd =1.2cm; Bdd =40cm Sơ đồ tính dầm đơn giản có đầu thừa hai phía, gối tựa mép biên cánh cột C Tải trọng tác dụng lên mặt đế phản lực từ mặt móng bê tơng tác dụng vào bản, sau truyền vào dầm đế hình vẽ sau: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 98 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Hình 17.35 Sơ đồ truyền tải vào dầm đế sườn đế Tải trọng đế truyền vào: Ơ 1: Ơ 2: Hình 17.36 Sơ đồ tính dầm đế Chiều cao dầm đế tính theo cặp điều kiện sau: + Theo điều kiện bền chịu uốn thép làm dầm đế: + Theo điều kiện đường hàn liên kết dầm đế vào cột C: Lực tác dụng vào đường hàn phản lực gối tựa dầm đế: N = 90.15 kN Chọn hf = 1.4 cm; chiều dài đường hàn cần thiết để liên kết dầm đế vào cánh cột C: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 99 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Ta chọn chiều cao dầm đế hdđ = cm Vậy tiết diện dầm đế (cm): ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Hình 17.37 Biểu đồ xuất từ phần mềm SAP 2000 dầm đế cột C (kN,cm) 17.4.1 Tính sườn đế ngắn sườn đế dài cột C Sườn đế ngắn có bề dày chọn 1.2 cm bề rộng chọn 28.3 cm Sơ đồ tính sườn đế ngắn dầm console, ngàm vào dầm đế hai đường hàn liên kết Để đơn giản, thiên an toàn ta lấy chiều dài tính tốn dầm console 15 cm Sườn đế dài có bề dày chọn 1.2 cm bề rộng chọn 19.4cm Sơ đồ tính sườn đế ngắn dầm console, ngàm vào bụng cột hai đường hàn liên kết Để đơn giản, thiên an tồn ta lấy chiều dài tính tốn dầm console 20cm ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Hình 17.38 Sơ đồ tính sườn đế ngắn, sườn đế dài Moment uốn M lực cắt Q tiết diện ngàm sườn đế ngắn xác định theo công thức: Moment uốn M lực cắt Q tiết diện ngàm sườn đế dài xác định theo công thức: Chiều cao sơ sườn đế ngắn sườn đế dài xác định theo điều kiện chịu uốn: Chọn hsdngan =18cm; hsddai =16cm + Theo điều kiện ứng suất tương đương thép làm sườn đế Thỏa điều kiện ứng suất tương đương Thỏa điều kiện ứng suất tương đương + Theo điều kiền chiều dài cần thiết để liên kết sườn đế vào cột C Chọn trước chiều cao đường hàn: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Đường hàn liên kết sườn cứng vào cột biên có diện tích moment kháng uốn sau: Điều kiện đường hàn chịu uốn chịu cắt sườn đế ngắn xác định theo công thức: Đường hàn liên kết sườn cứng vào cột biên có diện tích moment kháng uốn sau: Điều kiện đường hàn chịu uốn chịu cắt sườn đế ngắn xác định theo cơng thức: Tóm lại tiết diện sườn đế ngắn sườn đế dài chân cột biên A là: 17.4.2 Tính tốn bulong neo chân cột C Ta chọn cặp nội lực chân cột C có tác dụng gây kéo lớn bulong neo Đối với cột chịu nén lệch tâm, giả thiết biến dạng dẻo phát triển bê tông móng vùng nén, biểu đồ ứng suất phân bố đạt đến giá trị Rb Chọn khoảng cánh từ mép biên đế đến tâm bulong neo 6cm Chọn trước bulong neo làm thép CT38 (Bảng 12 TCVN 5575-2012) có đặc điểm sau: fba = 1500 daN/cm2; d = 42 mm; d0 = 37.9 mm; Abn = 11.3 cm2 Tổng lực kéo Nt,b xuất bulong neo phía chân cột C xác định từ phương trình cân lực dọc: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc M = 129.48 kN.m; N = 458.67 kN; Z = 85.7 cm a = 42.85 cm: Khoảng cánh từ tâm bulong neo chịu kéo đến lực dọc trục N Giải phương trình bậc 2, ta được: Lấy giá trị Từ điều kiện trên, suy tổng lực kéo N t,b bulong neo phía chân cột C: Số lượng bulong neo phía chân cột C xác định theo công thức sau: Chọn n = để thỏa yêu cầu cấu tạo Phần bulong neo chơn bê tơng có chiều dài: L bulong neo Vậy phía chân cột C ta cần bố trí bulong thép CT38 hình vẽ, bulong có kích thước , để liên kết chân cột vào bê tơng móng phía ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Hình 17.39 Sơ đồ bố trí tính bulong neo cho cột C 17.4.3 Tính tốn đường hàn liên kết chân cột C vào đế + Đường hàn liên kết cánh chân cột C vào đế Lực kéo cánh cột C moment lực dọc tác dụng xác định theo cơng thức sau: Tổng chiều dài tính tốn đường hàn cánh cột C (kể đường hàn liên kết dầm đế vào đế) là: Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh cột biên A vào đế là: + Đường hàn liên kết bụng cột C vào đế Tổng chiều dài tính tốn đường hàn bụng cột C (kể đường hàn liên kết sườn đế ngắn vào đế) là: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh cột biên A vào đế là: Kết hợp điều kiện ta chọn ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 ... Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 12 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 13 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc TẢI TRỌNG TÁC... đồ lực cắt V ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc 8 .2. 3 Trường hợp (HT2 – HT:BC)  Sơ đồ tải trọng  Biểu đồ moment M  Biểu đồ lực dọc N  Biểu đồ lực cắt V ĐỒ ÁN KẾT... Trần Văn Phúc Hình 5.4 Sơ đồ hệ giằng cột biên, cột ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 10 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần Văn Phúc Hình 5.5 Sơ đồ hệ giằng mái ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 11 SVTH: Sầm Nhật Huy GVHD: TS Trần