Kiểm tra điều kiện chuyển vị

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CÁC LIÊN KẾT CHI TIẾT

5.2. Thiết kế vai cột

5.2.6. Kiểm tra điều kiện chuyển vị

Hình 5.10 Sơ đồ tính chuyển vị dầm vai

 Điều kiện chuyển vị:



KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG  Ta có : e  6EI x  6    95.4491.1 10.206 1.05  4015    0.011(cm)   0.011(cm) 0.1(cm)  

 Vai cột thoả điều kiện chuyển vị.

5.2.7. Tính tốn kiên kết hàn giữa vai cột và cánh cột

 Cường độ tính tốn của đường hàn góc:

 f fwf 0.7 18 12.6(kN / cm2 )

 s fws 1 15.3 15.3(kN / cm2 )

 f fwminf fwf12.6(kN/cm2)

 Chiều cao đường hàn:

h f 2 (Bf

 Chọn h f 6(mm) 0.6(cm)

 Chiều dài tính tốn các đường hàn:  2 đường hàn phía trên cánh: l w 25 1 24(cm)  4 đường hàn phía dưới cánh:

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG  2 đường hàn bụng:

l w h w 1 33.4 1.2 32.2(cm)

 Tính toán đường hàn theo tiết diện đi qua thép đường hàn

f fwminf fwf12.6(kN/cm2)

 Bề dày đường hàn:

t w h f 0.6 0.7 0.42(cm)

Hình 5.11 Tiết diện đường hàn dầm vai

 Diện tích tiết diện đường hàn chịu cắt (xem lực cắt chỉ do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu)

Aw 0.42 (2 24 4 11.2 2 32.2) 66.024(cm 2 )

 Moment quán tính của tiết diện đường hàn:

I w  20.7 24    2 0.7 0.6   32.2 3  13741.26(cm4 ) 12

 Moment chống uốn của tiết diện các đường hàn:

W  2I

w  213741.26

 785.215(cm3) w h 35

 Ứng suất tiếp gây ra bởi lực cắt và moment lên đường hàn

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP     td   Vì td  5.615(kN / cm  Đường hàn thoả điều kiện bền.

5.2.8. Thiết kế sườn gia cường5.2.8.1. Gia cường cho dầm vai 5.2.8.1. Gia cường cho dầm vai

 Chiều cao: h s h w 33.4(cm)  Bề rộng: bs 30hs  40 37630 40 52.533(mm) 5.253(cm)  Chọn b s 10(cm)  Bề dày: t s 2b s Ef 2 6 2100021 0.379(cm)  Chọn t s 0.8(cm)

5.2.8.2. Gia cường cho bụng cột

 Chiều cao: h s h wc 58.4(cm)

 Bề rộng:

bs 30hs

 Bề dày:

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG

t s 2b s Ef 2 12.2 2100021 0.772(cm)

 Chọn t s 0.8(cm)

5.3. Thiết kế liên kết cột và dầm mái

Hình 5.12 Cấu tạo sơ bộ nút khung 5.3.1. Nội lực tính tốn

Bảng 5.6 Nội lực tính tốn mối nối đầu dầm mái

Mmax (kN.m) 167.05

5.3.2. Tính tốn bulong liên kết

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG toán chịu kéo của bulong ftb 25(kN / cm2 ), cường độ tính tốn chịu cắt của bulong

Hình 5.13 Bố trí liên kết bulong chi tiết đỉnh cột

 Bố trí bulong thành 2 dãy với khoảng cách giữa các bulong tuân thủ các quy định trong bảng 44 TCVN 5575-2012.

 Phía ngồi của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy như sau:

 Bề dày: t s t w t s 8(mm)

 Bề rộng phụ thuộc vào kích thước mặt bích: l s 9(cm)  Chiều cao: h s 1.5 l s 1.5 9 13.5(cm) h s 15(cm)

 Kiểm tra khả năng chịu lực của bulong theo mục 8.2.2 TCVN 5575-2012, coi liên kết xoay quanh hàng bulong ngồi cùng phía nén

 Kiểm tra bulong chịu kéo: 

 N tb

 Lực kéo lớn nhất ở hàng bulong ngoài cùng:

bmax



 Thảo mãn điều kiện chịu kéo.  Kiểm tra chịu cắt và ép mặt:

 Lực tác dụng lên 1 bulong:

Ncb Vn 36.1414 2.581(kN)  Khả năng chịu cắt một bulong

 N  f

vb vb

 Giả thiết chiều dày mặt bích là1(cm)

 N emb

 N

 1.636(kN)

 Thoả mãn điều kiện chịu cắt và ép mặt của bulong.  Vậy liên kết bulong đủ bền.

5.3.3. Tính tốn bản mặt bích

 Bề dày bản bích xác định từ điều kiện chịu uốn:

t 1.1

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG  Chọn bề dày bản bích : t1.5(cm)

5.3.4. Tính tốn đường hàn liên kết

 Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc gây ra:

Hình 5.14 Tiết diện đường hàn giữa bản bích và cột

 Sử dụng que hàn N42, có cường độ tính tốn fwf 18(kN / cm2 ).

 Tổng chiều dài tính tốn của các đường hàn phía cánh ngồi (kể cả 2 sườn)

l  w1

 Tổng chiều dài tính tốn của các đường hàn liên kết ở bụng cột

lw2 2 (60 2 0.81)114.8(cm)

 Lực kéo trong bản cánh ngoài do moment và lưc dọc phân vào:

N  M N 167.05  100 

52.09 252.37(kN) k h n 60 2

 Chiều cao đường hàn cần thiết:

h yc f

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG  Chọn chiều cao đường hàn: h f 6(mm)

5.4. Chi tiết nối xà

Hình 5.15 Sơ bộ liên kết mối nối xà 5.4.1. Nội lực tính tốn

 Cặp nội lực dùng để tính tốn liên kết là cặp nội lực gây kéo nhiều nhất cho các bulong tại tiết diện mái.

Bảng 5.7 Nội lực tính tốn mối nối xà

Mmax (kN.m)

46.46

5.4.2. Tính tốn bulong liên kết

 Chọn 10 bulong tinh cấp độ bền 4.8 đường kính20có diện tích thực của bulong A bn 2.45(cm 2 ), diện tích nguyên của bulong A 3.14(cm 2 ) , cường đơ

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG toán chịu kéo của bulong ftb 16(kN / cm2 ), cường độ tính tốn chịu cắt của bulong fvb 16(kN / cm2 ) .

 Khả năng chịu kéo của một bulong:

 N tb

 Bố trí bulong thành 2 hàng

 Ở phía ngồi của 2 bản cánh xà ngang bố trí 2 cặp sườn gia cường cho mặt bích.

 Bề dày: t s t w t s 0.8(cm)  Bề rộng: bs 9(cm)

 Bề rộng: l s 1.5b s 1.5 9 13.5(cm)

Chọn ls = 15 (cm)

Hình 5.16 Bố trí bulong mối nối xà

 Lực kéo tác dụng vào bulong ở dãy dưới cùng do moment và lực dọc phân vào (do moment căng thớ dưới nên coi tâm quay trùng với dãy bulong phía trên cùng).

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP

N 

b max

 N  Bulong đủ khả năng chịu kéo.

 Kiểm tra khả năng chịu cắt và ép mặt của bulong  Lực tác dụng lên một bulong:

Ncb Nn 1.6110 0.161(kN)

 Tính tốn bản mặt bích

 Bề dày bản bích xác định từ điều kiện chịu uốn:

t 1.1

 Chọn bề dày bản bích: t1(cm)  Khả năng chịu cắt một bulong:

 N  f

vb vb

 Giả thiết chiều dày mặt bích là1(cm)

 N emb

 N

 Bulong đủ khả năng chịu cắt và ép mặt.  Vậy bulong đủ khả năng chịu lực.

 Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc gây ra: SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG

Hình 5.17 Tiết diện đường hàn mối nối xà

 Sử dụng que hàn N42, có cường độ tính tốn fwf 18(kN / cm2 ).

 Lực kéo trong bản cánh ngoài do moment và lưc dọc phân vào: N  M N 46.46   100 

1.61

102.44(kN) k h n 45 2

 Tổng chiều dài tính tốn của các đường hàn phía cánh ngồi (kể cả sườn):

l  w1

 Tổng chiều dài tính tốn của các đường hàn liên kết ở bụng cột

lw2 2 (45 2 0.81)84.8(cm)  Chiều cao cần thiết của các đường hàn:

h yc

 Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích:

h yc f

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG

Hình 5.18 Sơ bộ liên kết đỉnh mái 5.4.4. Nội lực tính tốn

 Cặp nội lực dùng để tính tốn liên kết là cặp nội lực gây kéo nhiều nhất cho các bulong tại tiết diện mái.

Bảng 5.8 Nội lực tính tốn mối nối đỉnh dầm mái

Mmax (kN.m)

103.36

5.4.5. Tính tốn bulong liên kết

 Chọn 10 bulong tinh cấp độ bền 6.6 đường kính20có diện tích thực của bulong A bn 2.45(cm 2 ), diện tích nguyên của bulong A 3.14(cm 2 ) , cường đơ

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG toán chịu kéo của bulong ftb 25(kN / cm2 ), cường độ tính tốn chịu cắt của bulong fvb 23(kN / cm2 ).

 Khả năng chịu kéo của một bulong:

 N 

tb

 Bố trí bulong thành 2 hàng

 Ở phía ngồi của 2 bản cánh xà ngang bố trí 2 cặp sườn gia cường cho mặt bích.  Bề dày: t s t w t s 0.8(cm)  Bề rộng: bs 9(cm)  Bề rộng: l s 1.5b s 1.5 9 13.5(cm) Chọn ls = 15 (cm) Hình 5.19 Bố trí bulong đỉnh xà

 Lực kéo tác dụng vào bulong ở dãy dưới cùng do moment và lực dọc phân vào (do moment căng thớ dưới nên coi tâm quay trùng với dãy bulong phía trên cùng).

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG N bmax 2Mh h12i N cos n  V sin n  213.52 29.52 45.52 592  N bmax  42.632(kN) N tb  Bulong đủ khả năng chịu kéo.

 Kiểm tra khả năng chịu cắt và ép mặt của bulong  Lực tác dụng lên một bulong:

N  Nsin  Vcos   35.23  0.0995  3.52  0.995

0.700(kN)

cbn10

 Tính tốn bản mặt bích

 Bề dày bản bích xác định từ điều kiện chịu uốn:

t 1.1

 Chọn bề dày bản bích: t1(cm)  Khả năng chịu cắt một bulong:

 N  f

vb vb

 Giả thiết chiều dày mặt bích là1(cm)

 N emb

 N

 Bulong đủ khả năng chịu cắt và ép mặt.  Vậy bulong đủ khả năng chịu lực. SVTH: HỒNG THẾ PHONG - 18149285

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG

5.4.6. Tính tốn đường hàn kiên kết:

Hình 5.20 Tiết diện đường hàn đỉnh mái

 Tổng chiều dài tính tốn của các đường hàn phía cánh ngồi (kể cả sườn):

l  w1

 Tổng chiều dài tính tốn của các đường hàn liên kết ở bụng cột

lw2 2(50 2 0.81)94.8(cm)

 Lực kéo trong bản cánh dưới do moment và lực dọc phân vào:

N M

 103.36  100 35.23  0.995 3.52  0.0995189.768(kN)

5022

 Chiều cao cần thiết của các đường hàn:

h yc

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP

h yc Ncos Vsin

f l



 Chọn chiều cao đường hàn h f 0.6(cm)

5.5. Chi tiết liên kết cửa trời

Hình 5.21 Sơ bộ chi tiết liên kết chân cửa trời Bảng 5.9 Nội lực lớn nhất tại chân cột

Các cặp nội lực nguy hiểm

Trường hợp 1

 Vật liệu: Thép CCT34, f 21(kN/ cm2), E 2.1104 (kN/cm2)

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP Chiều cao h (mm) 200 A (cm2) 27.04

5.5.1. Kiểm tra điều kiện bền

 max   min 

 Thoả mãn điều kiện bền.

5.5.2. Tính liên kết bu lơng

 Chọn 8 bulong tinh cấp độ bền 4.8 đường kính16có diện tích thực của bulong

A bn 1.57(cm 2 ) , diện tích nguyên của bulong A 2.01(cm 2 ) , cường đơ tính

tốn chịu kéo của bulong ftb 16(kN / cm2 ), cường độ tính tốn chịu cắt của bulong fvb 16(kN / cm2 ) .

 N tb

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG  Bố trí bulong thành 2 hàng

 Ở phía ngồi của 2 bản cánh xà ngang bố trí 2 cặp sườn gia cường cho mặt bích.

 Bề dày: t s t w t s 0.8(cm)  Bề rộng: bs 7(cm)

 Bề rộng: l s 1.5b s 1.5 7 10.5(cm)

Chọn ls = 10 (cm)

Hình 5.22 Bố trí bulong chân cửa trời

 Lực kéo tác dụng vào bulong ở dãy ngoài cùng do moment và lực dọc phân vào (do moment căng thớ ngoài nên coi tâm quay trùng với dãy bulong phía ngồi cùng).

 Kiểm tra bulong chịu kéo: Lực kéo lớn nhất ở 1 bu lơng

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP

 N tb

 Lực cắt tác dụng lên 1 bu lông:

N vb Vn 9.338 1.17(kN)

Khả năng chịu cắt của bulong:

 N  A tb 5.5.3. Tính bản bích t 1.1 Chọn tbb = 1 (cm) 5.5.4. Tính tốn đường hàn kiên kết:

Hình 5.23 Tiết diện đường hàn chân cửa trời

 Tổng chiều dài tính tốn của các đường hàn phía cánh ngồi (kể cả sườn):

l  w1

 Tổng chiều dài tính tốn của các đường hàn liên kết ở bụng cột

lw2 2(20 2 0.81)34.8(cm)

 Lực kéo trong bản cánh dưới do moment và lực dọc phân vào:

N M N 9.909  100  4.12

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG  Chiều cao cần thiết của các đường hàn:

h yc

 Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích:

h yc f

 Chọn chiều cao đường hàn h f 0.6(cm)

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP GVHD: TS. NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Phạm Minh Hà, Đoàn Tuyết Ngọc (2013 ), thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp, NXB Xây Dựng

[2] Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Lưu Văn Tường

( 2006 ), Kết cấu thép, NXB KH & KT

[3] Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Lưu Văn Tường

( 2006 ), kết cấu thép cơng trình dân dụng và cơng nghiệp, NXB KH & KT

Tiết diện tại đầu xà

Tiết diện tại đỉnh khung