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 Mmintr = -56,08 Tm (dotại trĩng 1,2,4,5,8)
Mtưph = -14,457 – 3,227 + 2,713 + 4,306 + 23,229 = 12,564Tm Và
Mmaxtr =- 14,457 + 2,713 + 7,462 + 23,229 = 18,947 Tm (do tại trĩng 1,3,5,7) Mtưph = -14,457 – 5,48 – 4,306 – 25,488 = 49,701 Tm
Ngược lái với các caịp
Mminph = -56,08 Tm (dotại trĩng 1,2,4,5,8) Mtưtr = 12,564Tm
Và
Mmaxph = 18,947 Tm (do tại trĩng 1,3,5,7) Mtưtr = 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
ban toơ hợp
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 xct = 301,5/95 = 3,17cm
yct = 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= 70y =ly /ry =580,8/6,23= 93,2 y =ly /ry =580,8/6,23= 93,2
x ,y <[] =120 thõa mãn đieău kieơn oơn định
Từ max = x = 93,2 Tra bạng II.1 và noơi suy được min=0,644 Kieơm tra lái tiêt dieơn theo đieău kieơn beăn :
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 xct = ryct = 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=394cmyc =N/R =38280/2100=18,23cm2 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, xyc =lx /rx =315,2/2,47=127,6<[]=400
yyc =ly /ry = 394/3,72 = 105,9 <[]=400 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
xyc =lx /rx =344,8/2,76 = 125<[]=150
yyc =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
rxyc = 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 rxyc = 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 ; Rgh = 1800kG/cm2
⇒ ( β.Rg)min = 0,7 x 1800 = 1260kG/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 Rbtc = 3450kG/cm2 ;Dùng que hàn ∋42do đó có Rgh = 1800kG/cm2 , Rgt = 0,45Rbtc = 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 ; Rgh = 1800kG/cm2
⇒ ( β.Rg)min = 0,7 x 1800 = 1260kG/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 : [( ) ( )2] 2 2 1 1/2 k T P /2 N = ∆ + ( ) ( ) [ ] T N 1/2 67,712 7,42/2 2 31,41 1 = + = Ở sông : [( ) ( )2] 2 2 1 1/2 k T P /2 N = ∆ + ( ) ( ) [ ] T N 1/2 67,712 7,42/2 2 31,41 1 = + =
Lây chieău cao đường hàn sông thép góc là : hh = 8mm
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 :
ls = k. NX3/(2.hs ( β Rg)min) + 1
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 ; Rgh = 1800kG/cm2
⇒ ( β.Rg)min = 0,7 x 1800 = 1260kG/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 ; Rgh = 1800kG/cm2
⇒ ( β.Rg)min = 0,7 x 1800 = 1260kG/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 :
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
1453 3 5 20 4 0 150 15 100 9 0 3 5 0 2 0 55 100 140 2 0 0 5 5 2 2 5 0 0 100 5 0 1 0 0 5 0 3 2 0 2 0 0 100 100 45 45 480 220 2200 H H A
Câu táo maĩt gôi dàn
* Lieđn kêt thanh X1 * 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 :
σh = A/Fem = 37990/(2x20) =949,75kG/cm2 < Rem = 3200kG/cm2
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