Xác định nội lực - Đồ án môn học kết cấu thép thiế- 123docz.net

Nội lực trong khung ngang đợc xác định với từng trờng hợp chất tải bằng phần mềm SAP 2000. Kết quả tính toán đợc thể hiện dới dạng biểu đồ và bảng thống kê nội lực. Dấu của nội lực lấy theo quy định chung trong sức bền vật liệu

Quy ớ c chiều d ơng của nội l ực theo SBVL N+

V+

M+

CéT

M+ V+

N+

M+

V+

N+

M+

N+

V+

Xà NGANG

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Giả thiết tiết diện:

- Cét: ,

- Xà ngang có kích thớc :

Đầu xà:

Đỉnh xà:

Giữa xà:

b. Các phơng án chất tải:

- Phơng án 1: Tĩnh tải

- Phơng án 2,3,4: Hoạt tải nửa mái trái, phải, cả mái

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

- Phơng án 5,6: Hoạt tải do gió trái, phải

- Phơng án 7: Hoạt tải do Dmax trái

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

- Phơng án 8: Hoạt tải do Dmax phải

- Phơng án 9: Hoạt tải do lực hãm ngang cầu trục lên cột trái

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

c. Biểu đồ nội lực của các ph ơng án chất tải:

Tĩnh tải

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Hoạt tải nửa mái phải :

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Hoạt tải cả mái

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Gió trái

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Gióphải

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Hoạt tải do Dmax trái

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Hoạt tải do Dmax phải

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Lực hãm lên cột trái

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Lực hãm lên cột phải

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Thiết kế tiết diện cột

*Xác địnhchiều dài tính toán:

+ Chọn phơng án cột tiết diện không đổi. Với tỷ số độ cứng của xà và cột =1

ta cã:

+ Vì cột liên kết với móng là ngàm nên ta có:

+ Chiều dài tính toán theo phơng trong mặt phẳng khung của cột xác định theo công thức :

Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung (ly) lấy bằng

khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà (dầm cầu trục, giằng cột, xà ngang...). Giả thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng hình chữ C tại cao trình +3,3 m, nên ly =3,3m.

*Chọn và kiểm tra tiết diện: Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

( chân cột )

+ Đây là cặp nội lực tại tiết diện đỉnh cột, trong tổ hợp nội lực do các trờng hợp tải trọng 1,4,6,8,9 gây ra

+ Mômen chống uốn cần thiết của tiết diện xà:

+ Chọn h = 40 (cm)

bf =(0,3 0,5)h = (12 20)cm;

 chọn bf =18 cm.

Bề dày bản bụng: Chọn tw = 0,6 cm

+ Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang:

+ Theo các yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ, chọn kích thớc tiết diện của bản cánh là:

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

+ Đặc trng hình học của tiết diện:

+ Mômen quán tính của tiết diện:

+ Mômen chống uốn:

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

+ Độ lệch tâm tơng đối:

Tra bảng IV.5 phụ lục – với loại tiết diện số 5 với ta có : Với Af / Aw = 0,5:

Với Af / Aw >= 1 :

Với Af / Aw = (1.18)/(0,6.38) = 0,7835. Tra bảng IV.5 phụ lục và nội suy 1 chiều ta có =1,0692

Từ đó: =1,0692.14,2465 = 15,2323 <20 Không cần kiểm tra bền.

Với = 2,311 và = 15,2323 ; tra bảng IV.3 phụ lục, nội suy 2 chiều có

= 0,0856

Điều kiện ổ định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra theo công thức:

(kN/cm )< =23(kN/cm )

Để kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung cần tính trị số mômen ở 1/3 chiều cao của cột dưới kể từ phía có mômen lớn hơn. Vì cặp nội lực dùng để tính toán cột là tại tiết dưới vai cột và do các trường hợp tải trọng (1,4, 7,9) gây ra nên trị số của mômen uốn tại tiết diện dưới chân cột tương ứng là:

M1 = -47,414+0,9.(-68,23+35,86-14,07-4,45)= -93,215 (kNm).

Vậy trị số của mômen tại 1/3 chiều cao cột dưới, kể từ tíêt diện vai cột:

M = Do đó:

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Tính độ lệch tâm tương đối theo M’ : mx=

Do 5 < mx < 10 nên c c 5(2 0, 2 ) mx c10(0, 2mx 1) Với c5 xác định với mx = 5 ta có

(Ở trên:  1 vì

Theo bảng 2.1 ta có: )

Và c10 xác định với mx = 10 ta có 10

1 1 y x

 m







Với y= 81,141 tra bảng IV.2 phụ lục, nội suy 2 chiều ta có y= 0,6897 Tínhbđược xác định như đối với dầm:b phụ thuộc vào 1

1 . .y .

x y

I h E

I l f

       với  lấy phụ thuộc vào:     

     

   

2 3

8 o ff . 1 0,5.

ff ff

l t ht

hb bt

Do 0,1  40nên tính  như sau:

do đó lấy b1

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Do vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng được kiểm tra theo công thức:

(kN/cm2)< f.c=23(kN/cm2)

Điều kiện ổn định cục bộ của các bản cánh và bản bụng cột được kiểm tra theo các công thức sau:

Với bản cánh cột:

Vì 0,8 < nên [b0/tf] xác định theo (2.49).

Với bản bụng cột: do mx = 6,0534 > 1; và khả năng chịu lực của cột được quyết định bởi điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn (do ) nên theo bảng 2.2 ta có :

Ta có:

 Không phải đặt vách cứng.

Tuy nhiên , do vậy bản bụng cột bị mất ổn định cục bộ, coi như chỉ có phần bản bụng cột tiếp giáp với 2 bản cánh còn làm việc. Bề rộng của phần bụng cột này là:

Diện tích tiết diện cột không kể đến phần bản bụng bị mất ổn định cục bộ:

Đại học Kiến Trúc Hà Nội GVHD:Th.s Nguyễn Thị Thanh Hòa Khoa xây dựng

Vậy không cần kiểm tra lại các điều kiện ổn định cục bộ

Chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cột từ kết quả tính toán bằng phần mềm SAP 2000 trong tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió trái tiểu chuẩn là .

- Độ võng tơng đối của cột cho phép là:

Do đó:

. Vậy tiết diện đã chọn là đạt yêu cầu.