PHAĂN 4: THIÊT KÊ DAØN VÌ KÈO

IV. TOƠ HỢP TẠI TRĨNG

PHAĂN 4: THIÊT KÊ DAØN VÌ KÈO

I.Sơ đoă các kích thước chính cụa dàn vì kèo

Dàn có sơ đoă hình thang , đoơ dôc cánh tređn đã chĩn i = 1/10 ; chieău cao đaău dàn tính từ hai trúc thanh cánh là 2,2m , vì tređn maĩt gôi tựa cụa dàn ở vào mép trong cụa coơt tređn neđn chìu dài thực tê cụa dàn còn lái là :

Lo = L – btr = 24 – 0,5 = 23,5 m

Khoạng cách maĩt tređn cụa dàn (theo phương ngang ) lây là 3m , rieđng khoạng maĩt đaău tieđn là : 2,75m

Kiêt câu cửa trời chĩn Lct = 12m , cao 2,5m . kêt câu cửa trời tính rieđng và truyeăn tại trĩng xuông dàn , ơ đađy khođng tính cửa trời

Dàn vì kèo là kêt câu đỡ mái cụa nhà,lieđn kêt cứng với coơt táo neđn kêt câu khung chịu lực cụa nhà.

II.Tại trĩng và noơi lực cụa dàn vì kèo 1.Tại trĩng Tại trĩng tác dúng leđn dàn goăm

a/Tưnh tại : Tại trĩng mái , trĩng lượng cửa trời ,trĩng lượng bạn thađn dàn và heơ giaỉng . Đeơ tính dàn ta đưa các tại trĩng veă thành tại trĩng taơp trung ở maĩt dàn thuoơc thanh cánh tređn . Tái chađn cửa trời , có theđm trĩnh lượng kêt câu cửa trời , rieđng coơt beđn cửa trời có cạ trĩng lượng cánh cửa chính và baơu cửa .

Xác định tại trĩng thường xuyeđn tái maĩt dàn tại trĩng thường xuyeđn Trị sô các tĩnh tại taơp trung ở nút dàn vì kèo được xác định như sau Với nút đaău dàn :

P1 =d.B (gm +gd) /2 =3x6.(383 +19)/2 = 3618 kG Với nút trung gian :

P2 =d.B (gm +gd) = 2.G1 =2x3618 = 7236kG Với nút ở chađn cửa trời :

P3 = (d.B.gcm /2 ) +gcm +gkb = 7236 + 3x6x13,2/2 + 1006 = 8361 kG Với nút có kêt câu cửa trời (trừ chađn cửa trời)

G4 =d.B (gm +gd +gcm) =3x6x(383 + 19 + 13,2)= 7474 kG Trong đó

d=3m :là khoạng cách naỉm ngang giữa các nút dàn Hốt tại sữa chữa mái :

Với nút đaău dàn :

P’1 =d.P /2 =3x630/2= 945 kG Với nút trung gian :

P’2 = P’3 = P’4 = P’5 = P’2 = 2P’1 = d.P =3x945=1890kG d.Momen đaău dàn

Do dàn lieđn kêt cứng với coơt ,ngoài các tại trĩng trực tiêp leđn dàn , dàn còn chịu mođmen ở 2 đaău (mođmen ở tiêt dieơn coơt giáp với dàn ).Đôi với moêi lối tại trĩng tác dúng leđn khung (dù ở dàn hay ở coơt ) đeău có các caịp mođmen đaău dàn .

Dựa vào bạng noơi lực ta tìm được caịp mođmen đaău dàn Mmin^tr = -56,08 Tm (dotại trĩng 1,2,4,5,8)

Mtư^ph = -14,457 – 3,227 + 2,713 + 4,306 + 23,229 = 12,564Tm Và

Mmax^tr =- 14,457 + 2,713 + 7,462 + 23,229 = 18,947 Tm (do tại trĩng 1,3,5,7) Mtư^ph = -14,457 – 5,48 – 4,306 – 25,488 = 49,701 Tm

Ngược lái với các caịp

Mmin^ph = -56,08 Tm (dotại trĩng 1,2,4,5,8) Mtư^tr = 12,564Tm

Và

Mmax^ph = 18,947 Tm (do tại trĩng 1,3,5,7) Mtư^tr = 49,701 Tm

Đeơ xác định noơi lực thanh dàn ta dùng chương trình SAP2000 , và kêt quạ được ghi trong bạng toơ hợp noơi lực

2.Xác định noơi lực cụa các thanh dàn

III.Xác định chieău dài tính toán cụa các thanh dàn 1. Chieău dài tính toán cụa các thanh dàn

- Các thanh cánh tređn lx =ly =3m - Các thanh cánh dưới lx =6m ; ly =12m

- Thanh xieđn và thanh đứng đaău dàn lx =ly =l (m) - Các thanh búng còn lái lx =0,8.l(m) ;ly =l(m) l : chieău dài thực cụa thanh

2.Chĩn tiêt dieơn thanh dàn :

Dựa vào bạng toơ hợp noơi lực và tra bạng 4.4 trang 83 sách TK KCT NCN ứng với N = 57,85T ⇒δbm = 12mm

a. Thanh cánh tređn :

- Theo đieău kieơn câu táo khi L< 24m ,khođng caăn đoơi tiêt dieơn tiêt dieơn thanh cánh .Noơi lực trong thanh cánh tređn là : N = NT4 = -73,83T. Đađy cũng là thanh có chieău dài tính toán lớn nhât vì trong phám vi cửa trời khođng có tâm mái .

- Chieău dài tính toán cụa thanh trong maịt phẳng dàn : lx = 301,5m . Ngoài mp dàn tính theo cođng thức : ly = (0,75 + 0,25T3/T4 )l = ( 0,75 +0,25x64,36/73,83).600 = 580,8 cm

Do đó ta chĩn thanh cánh tređn cùng moơt tiêt dieơn :

Giạ thiêt gt = 95 tra bạng II.1 phúc lúc II ⇒ =0,619 Dieơn tích caăn thiêt cụa thanh tính theo cođng thức

yc =N/.R = 73830/(0,619x2100)=56,8cm2 x^ct = 301,5/95 = 3,17cm

y^ct = 580,8/95 = 6,11cm

Chĩn 2L 140x12 có dieơn tích F = 2x32,5cm2 =65cm2; rx =4,31cm ; ry=6,23cm Kieơm tra tiêt dieơn

x =lx /rx =301,5/4,31= 70

y =ly /ry =580,8/6,23= 93,2

x ,y <[] =120 thõa mãn đieău kieơn oơn định

Kieơm tra lái tiêt dieơn theo đieău kieơn beăn :

=N/ (min.F) =73830/(0,644x65)=1763,7kG/cm2 <R=2100kG/cm2

Vaơy tiêt dieơn đã chĩn đát yeđu caău b.Chĩn tiêt dieơn cánh dưới

Thanh cánh dưới cũng chư là moơt lối tiêt dieơn xác định theo noơi lực lớn nhât ND2 = 84,81T Hai thanh này chịu kéo với noơi lực xâp xư nhau(91,82T ; 91,8T)

Dieơn tích caăn thiêt cụa tiêt dieơn xác định theo cođng thức

yc =N/R =84810/2100 = 40,39cm2

Chĩn 2L= 125x9 có dieơn tích F= 2x 22 = 44cm2 ; rx =3,86cm ; ry=5,56cm, ghép dáng chữ 

Chieău dài tính toán lx =ly =6m

λmax = λx = 600/3,36 = 155,4 < [λ] =400 Tra bạng I.3 phú lúc I có[]=400

Kieơm tra lái tiêt dieơn theo đieău kieơn beăn :

=N/ F =83810/44=1904,8kG/cm2 <R=2100kG/cm2

Vaơy tiêt dieơn đã chĩn đát yeđu caău c.Thanh xieđn

* Chĩn tiêt dieơn đôi với thanh xieđn đaău dàn X1 : Noơi lực tính toán N x1=-57,85T

Chieău dài tính toán lx=ly =3,7cm .Dùng tiêt dieơn lhođng đeău cánh và ghép cánh lớn với nhau , ghép dáng chữ 

Giạ thiêt gt=80 ; Tra bạng được  =0,734

yc=N/.R =54850/(0,734x2100)=37,53cm2 x^ct = ry^ct = 370/80 = 4,625 cm

Chĩn 2  =200x125x11 có dieơn tích F=2x 34,9=69,8cm2 ; rx =6,25cm ; ry = 4,93cm

λ max = y =ly /ry =370/4,93=75,1

x ,y <[] =120 (tra bạng I .3 )thõa mãn đieău kieơn oơn định Tư max = y = 75,1 Tra bạng II.1 được min=0,758

Kieơm tra lái tiêt dieơn theo đieău kieơn beăn :

 =N/ (min.F) =57850/(0,758x 69,8)=1093,4kG/cm2 <R=2100kG/cm2

Vaơy tiêt dieơn đã chĩn đát yeđu caău Chĩn tiêt dieơn thanh xieđn X2 :

N x2=38,28T Chieău dài tính toán

x =0,8l =0,8x394 =315,2cm ;ly=l=394cm

yc =N/R =38280/2100=18,23cm2

Chĩn 2thép góc đeău cánh, 2 =80x6 có dieơn tích F=18,76cm2 ; rx =2,47cm ; ry=3,72cm,

Kieơm tra lái tiêt dieơn theo đieău kieơn beăn :

 =N/ F =38280/18,76=2040kG/cm2 <R=2100kG/cm2

Vaơy tiêt dieơn đã chĩn đát yeđu caău Chĩn tiêt dieơn thanh xieđn X3

N=-20,15T

Chieău dài tính toán lx =0,8ly =0,8x431 =344,8cm ;ly=l=431cm Giạ thiêt chĩn gt= 120 tra bạng được  =0,479

Fyc =N/.R =20150/(0,497x 0,8x2100) =24,13 cm2

0,8 :heơ sô đieău kieơn làm vieơc cụa thanh khi đoơ mãnh λ > 60

Chĩn 2thép góc đeău cánh, 2L 90x8 có dieơn tích F=27,8cm2 ; rx =2,76cm ; ry=4,15cm Tra bạng I.3 phú lúc I có[]=120

x^yc =lx /rx =344,8/2,76 = 125<[]=150 y^yc =ly /ry = 431 / 4,15=103,9

Tư max = x =125<[]=150 Tra bạng II.1 được min=0,452 Kieơm tra lái tiêt dieơn theo đieău kieơn beăn :

 =N/ (min.F) =20150(0,452x0,8x27,8)=2004,5kG/cm2 <R=2100kG/cm2

Vaơy tiêt dieơn đã chĩn đát yeđu caău d.Chĩn tiêt dieơn thanh đứng * Thanh đứng Đ1

Có noơi lực tính toán NĐ1 = -10,25T

Do những thanh này có lực nén nhỏ neđn ta chĩn td theo đoơ mạnh giới hán [λ] = 150 Chieău dài tính toán cụa thanh là l = 2,8m

lx = 0,8l = 2,24m

rx^yc = lx /[λ] = 224/150 = 1,49 cm

Chĩn 2thép góc đeău cánh, 2L=75x6 có dieơn tích F=17,56cm2 ; rx =2,3cm ; ry=3,52cm, * thanh đứng Đ2

Do noơi lực quá nhỏ neđn ta chon tiêt dieơn theo câu táo 2L 50x5 có : F = 9,6cm2

rx = 1,53 cm ry = 2,53 cm e/Thanh xieđn X4

Có noơi lực tính toán NX4 = 6,7 T ⇒ chĩn td theo [λ] chieău dài tính toán cụa thanh là : lx = 431 cm

ly = 0,8l = 0,8x 431 = 345cm rx^yc = lx /[λ] = 345/150 = 2,3 cm

Chĩn 2thép góc đeău cánh, 2L=75x6 có dieơn tích F=17,56cm2 ; rx =2,3cm ; ry=3,52cm, IV .Tính toán các chi tiêt cụa dàn

P2 = 7,34T

X4 = 57,85T

X4 = 57,85TT1 = 25,23T T1 = 25,23T

T2 = 64,46T

câu táo maĩt dàn trung gian thanh cánh tređn a/Thanh xieđn X1 : NX1 = -57,85 T

- Lây chieău cao đường hàn sông hs = 8mm ; đường hàn mép hm =6mm , chieău dài các đường hàn tính theo cođng thức :

ls = k. NX1/(2.hs ( β Rg)min) + 1

k : heơ sô phađn phôi noơi lực trong thanh ; Thanh X1 là thép góc khođng đieău cánh ,hàn cánh dài vào bạn maĩt neđn k = 0,65 ; βh = 0,7 ; Rg^h = 1800kG/cm2

⇒

⇒ ls 0,65x57850/(2x0,8x1260) + 1 = 19,65cm Chĩn ls = 20 cm

Chieău dài đường hàn mép

lm = (1-k).X1/(2.hs ( β Rg)min) + 1

= (1- 0,65)x57850 / (2x0,6x1260) +1 = 14,39 Chĩn lm = 15cm

Chĩn đường hàn sông δh x hh = 8 x200 mm đường hàn mép δh x hh = 6 x150 mm

Ở đađy vaơt lieơu thép cơ bạn là thép có cường đoơ tính toán là 2100kG/cm2 ,cường đoơ beăn tieđu chuaơn Rb^tc = 3450kG/cm2 ;Dùng que hàn ∋42do đó có Rg^h = 1800kG/cm2 , Rg^t = 0,45Rb^tc = 185kG/cm2

b/Thanh xieđn X2 : NX2 = 38,28 T

-Lây chieău cao đường hàn sông hs = 8mm ; đường hàn mép hm =6mm , chieău dài các đường hàn tính theo cođng thức :

ls = k. NX1/(2.hs ( β Rg)min) + 1

k : heơ sô phađn phôi noơi lực trong thanh ; Thanh X2 là thép góc khođng đieău cánh ,hàn cánh ngaĩn vào bạn maĩt neđn k = 0,7 ; βh = 0,7 ; Rg^h = 1800kG/cm2

⇒

⇒ ls = 0,7x38208/(2x0,8x1260) + 1 = 14,29cm Chĩn ls = 15 cm

Chieău dài đường hàn mép

lm = (1-k).X1/(2.hs ( β Rg)min) + 1 = (1- 0,7)x38280 / (2x0,6x1260) +1 = 7,6cm Chĩn lm = 10cm Chĩn đường hàn sông δh x hh = 8 x150 mm đường hàn mép δh x hh = 6 x100 mm * Thanh cánh

Lây noơi lực tính toán : T1 = 25,23T T2 =-64,36T P2 = 7,42T

Hieơu sô noơi lực giửa hai đốn thanh cánh T1 và T2 là : ∆T = -64,36 – 25,23 = - 89,59 T , ∆T phađn cho các đường hàn sông và đường hàn mép theo tỷ leơ k và (1-k) đó là 0,7 và 0,3

∆Ts =0,7x 89,59 = 62,71 T

∆Tm =0,3x 89,59 = 26,88 T

Lực taơp trung P2 chia đieău cho các đường hàn , vì goc dôc thanh cánh rât nhỏ có theơ coi lực P2

vuođng góc vói thanh cánh đó , noơi lực tác dúng leđn moơt đường hàn ở sông và mép cụa moơt thép góc tính như sau Ở sông :

[( ) ( )

]

( ) ( )

[ ]

[( ) ( )

]

( ) ( )

[ ]

Chieău dài đường hàn sông là ls = N1/(hs ( β Rg)min) + 1 = 31410/(0,8x1260) +1 = 32 cm Chieău cao đường hàn mép caăn thiêt là

hm = N1/(ls ( β Rg)min) + 1= 13570/((32-1).1260)+1= 0,35cm lây hm = 6mm

2/ Tính cho maĩt trung gian thanh cánh tređn giữa hai thanh T3 và T4

a/Thanh cánh tređn

T3 = 64,36T

T4 =73,83T

X3 = 20,15T

X4 = 6,7T

Câu táo maĩt trung gian thanh cánh tređn giữa T3 và T4

Cách tính toán các thanh búng vào bạn maĩt tính như trường hợp giữa thanh T1 và T2 . Ở bạn maĩt nay cũng có lực taơp trung nhưng P4 do các đường hàn lk thanh đứng cụa mái với bạn maĩt chịu . Vaơy đường hàn lieđn kêt thanh cánh với bạn maĩt chư tính chịu noơi lực là :

Hieơu sô noơi lực giửa hai đốn thanh cánh T4 và T3là : ∆T = 73,83 –64,36 = 9,47 T , ∆T phađn cho các đường hàn sông và đường hàn mép theo tỷ leơ k và (1-k) đó là 0,7 và 0,3

∆Ts =0,7x 9,47 = 6,63 T

∆Tm =0,3x 9,47 = 2,84 T

Do ∆Ti quá nhỏ neđn các đường hàn sẽ là đường hàn câu táo b/Thanh xieđn X3 : NX3 = 20,15 T

Lây chieău cao đường hàn sông hs = 6mm ; đường hàn mép hm =4mm , chieău dài các đường hàn tính theo cođng thức :

k : heơ sô phađn phôi noơi lực trong thanh ; Thanh X3 là thép góc đieău cánh ,hàn cánh ngaĩn vào bạn maĩt neđn k = 0,7 ; βh = 0,7 ; Rg^h = 1800kG/cm2

⇒

⇒ ls = 0,7x20150/(2x0,6x1260) + 1 = 9,5cm Chĩn ls = 10 cm

Chieău dài đường hàn mép

lm = (1-k).NX3/(2.hs ( β Rg)min) + 1

= (1- 0,7)x20150 / (2x0,4x1260) +1 = 6cm Chĩn lm = 6cm

c/Thanh xieđn X4 : Do NX4 = 6,7T quá nhỏ neđn đường hàn sẽ là đh câu táo 3/Tính cho maĩt dàn trung gian thanh cánh tređn giửa hai thanh T2 và T3

a/Thanh đứng Đ1 : NĐ1 = -10,25 T

Lây chieău cao đường hàn sông hs = 6mm ; đường hàn mép hm =4mm , chieău dài các đường hàn tính theo cođng thức :

ls = k. NĐ1/(2.hs ( β Rg)min) + 1

k : heơ sô phađn phôi noơi lực trong thanh ; Thanh Đ1 là thép góc khođng đieău cánh ,hàn cánh dài vào bạn maĩt neđn k = 0,7 ; βh = 0,7 ; Rg^h = 1800kG/cm2

⇒

⇒ ls = 0,7x10250/(2x0,5x1260) + 1 = 5,6cm Chĩn ls = 7 cm

Chieău dài đường hàn mép

lm = (1-k).NĐ1/(2.hs ( β Rg)min) + 1

= (1- 0,7)x10250 / (2x0,4x1260) +1 = 4,05cm Chĩn lm = 6cm

* Thanh cánh

Hieơu sô noơi lực giữa hai đốn thanh cánh T2 và T3 là : ∆T = 0 T ⇒ trong tính lây

∆T = 0,1T1 = 0,1x 64,36 = 6,436T Do ∆T quá nhỏ neđn ta dùng đh câu táo . 4.Nút lieđn kêt dàn với coơt:

Dàn lieđn kêt cứng với coơt baỉng 2 maĩt đaău dàn a.Nút dưới :

Maĩt dưới là maĩt chính truyeăn phạn lực gôi tựa A = 30,43 +7,56 = 37,99T

Lực ngang H do mođmen đaău dàn gađy ra : H=M/ho =-56,08/2,2 = -25,5T Lực H ép maịt dưới dàn vào cánh coơt Câu táo maĩt goăm :

Bạn maĩt ,bạn gôi vuođng góc với bạn maĩt truyeăn phạn lực leđn gôi đỡ và các bulođng lieđn kêt bạn gôi với coơt .

Lieđn kêt thanh D1 = 42,81T vào maĩt

Chieău cao đường hàn hs =10mm ; hm =6mm Chieău dài yeđu caău đường hàn sông thép góc :

lhs= [0,7x 42810/(2x0,8x1260)] + 1 =14,86cm Chieău dài yeđu caău đường hàn mép :

lhm =[0,3x 42810/(2x0,8x1260)] + 1 = 8,49cm

Do câu táo cú theơ cụa maĩt dàn do đó kích thước chieău dài đường hàn sẽ được quyêt định cú theơ theo câu táo đó nhưng khođng nhỏ hơn so với kích thước h , l đã tính toán

14535 35 20 40 150 15 100 90 35 0 20 55 100 140 20 0 55 22 50 0 100 50 10 0 50 32 0 20 0 100 100 45 45 480 220 2200 H H A

Câu táo maĩt gôi dàn

* Lieđn kêt thanh X1

Thanh X1 đã tính lieđn kêt ở maĩt trung gian thanh cánh tređn giữa T1 và T2bạn gôi có tiêt dieơn 20x200mm tuỳ leđn gôi đở cũng là thép bạn có tiêt dieơn 40x240mm . Kieơm tra ép maịt giữa bạn gôi và gôi đở :

Chieău dài gôi đở xác định theo đieău kieơn lieđn kêt với coơt chịu phạn lực A baỉng hai đường hàn đứng ,moêi đh quy ước chịu 0,65A .Dùng chìu cao đường hàn 10mm ⇒ chieău dài moơt đường hàn : lh = (0,65x 37990)/(1x1260) +1 = 20,6cm

Lây chieău dài gôi đở là 220mm và hàn với coơt theđm moơt phaăn đường hàn ngang ở mép dưới nữa .

Bạn gôi có chieău dài theo câu táo là 480mm lieđn kêt với bạn maĩt baỉng hai đường hàn 460mm , chĩn chieău cao hh = 8mm .Hai đường hàn chịu lực : Phạn lực A = 37,99T , lực ngang H = -25,5 T và mođmen leơch tađm cụa H .Kieơm tra cường đoơ theo cođng thức :

h g h h h h h A R l e H h l _^ <       +     + = 2 2 2 max 6 1 2 1 β δ ⇒ 2 2 2 2 2 37990 788,8 / 1800 / 46 5 6 1 5 , 25 43 8 , 0 7 , 0 22 1 cm kG R cm kG x x x x h g h _^= < =       +       + = δ

Bulođng lieđn kêt bạn gôi vào cánh coơt được tính đeơ chịu kéo do H ,momen dương đaău dàn ,ở đađy khođng có mođmen dương gađy kéo , neđn các bulođng chư đaịt theo câu táo . Dùng 6 bulođnh