Đồ án kết cấu thép 2 - Thiết kế một nhà công nghiệp gần với thực tế

Lời nói đầu. 1

Mục lục 2

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 6

0.1. Mục đích yêu cầu của đồ án: 6

0.2. Nội dung và khối lượng yêu cầu: 6

0.2.1. Đề tài và số liệu: 6

0.2.2. Khối lượng yêu cầu: 7

CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 8

1.1. Sơ đồ khung ngang và kết cấu của một nhà công nhiệp: 8

1.1.1. Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp 1 tầng: 8

1.1.2. Sơ đồ khung ngang. 8

1.2. Kích thước chính của khung ngang: 8

1.2.1. Kích thước cột: 8

1.2.2. Kích thước dàn: 9

1.3. Hệ giằng: 11

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHUNG NGANG 12

2.1. Tính toán tải trọng tác dụng lên khung: 12

2.1.1. Tải trọng tác dụng lên dàn: 12

2.1.2. Tải trọng tác dụng lên cột: 12

2.1.2.1. Do phản lực của dàn: 12

2.1.2.2. Do trọng lượng dầm cầu chạy: 12

2.1.2.3. Do áp lực đứng của bánh xe cầu chạy: 12

2.1.2.4: Do lực hãm của xe con: 13

2.1.2.5: Tải trọng hệ giằng cột, tole tường: 14

2.1.3. Tải trọng gió lên khung: 14

2.2. Tính nội lực khung: 15

2.2.1. Sơ đồ tính của khung: 15

2.2.2. Biểu đồ nội lực cột trục A: 17

2.2.2.1: Tĩnh tải: 17

2.2.2.2: Hoạt tải: 18

2.2.2.7. Tính khung với tải trọng gió trái: 19

2.2.2.8. Tính khung với tải trọng gió phải: 20

2.2.2.3. Tính khung với momen cầu chạy trái: 21

 

doc83 trang | Chia sẻ: honganh20 | Ngày: 15/02/2022 | Lượt xem: 151 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án kết cấu thép 2 - Thiết kế một nhà công nghiệp gần với thực tế, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ngoài mặt phẳng khung: - Chiều dài tính toán ngoài phẳng của các đoạn cột lấy theo đúng kích thước thực của cột nằm giữa các điểm cố kết của cột. - Chiều dài tính toán ngoài phẳng của cột trên: ly2 = Ht – hdc = 3,9 – 0,7 = 3,2 (m). - Chiều dài tính toán ngoài phẳng của cột dưới do có bố trí hệ thanh chống dọc cột chia cột dưới ra làm 2 đoạn nên ly1 = 7,3 (m). 3.2. Thiết kế tiết diện cột: 3.2.1. Tiết diện cột trên: 3.2.1.1. Dạng tiết diện: - Cột trên chịu lực dọc và momen theo phương mặt phẳng khung. Nên khi thiết kế chọn tiết diện có momen quán tính trong phương mặt phẳng khung lớn hơn phương còn lại. Tiết diện phù hợp là những tiết diện chữ I hoặc chữ nhật là những tiết diện đối xứng và có momen quán tính một phương lớn hơn phương còn lại. - Trong kết cấu thép thì tiết diện thường được chọn là tiết diện chữ I vì phù hợp với phương chịu tải trọng và sẽ tiết kiệm thép hơn so với tiết diện chữ nhật. 3.2.1.2. Chọn tiết diện: - Chọn cặp nội lực thiết kế tiết diện cột. Dựa theo 3 tổ hợp tải trọng được lựa chọn để thiết kế gồm Nmax , , và tiết diện cột được chọn là tiết diện chữ I đối xứng. Cột trên có chiều cao tiết diện được chọn trước là 500mm, ta xác định tải trọng tác dụng lên các nhánh như sau: - Trong các cặp nội lực trên ta thấy cặp nội lực gây ra lực nhánh lớn nhất là tổ hợp 1,2,6,8 ở chân cột có: - Ta dung cặp nội lực này đi thiết kế tiết diện cột và sử dụng tiết diện đó đi kiểm tra cho các cặp nội lực khác. N (kN) Q (kN) M (kNm) 16,03 5,97 223,26 - Nội lực thiết kế: giá trị tuyệt đối - Độ lệch tâm của nội lực: . - Chọn sơ bộ tiết diện: - Chiều cao tiết diện đã chọn ht = 500 (mm). - Chiều rộng bản cánh của tiết diện theo điều kiện ổn định ngoài phẳng: bt = (0,3 ÷ 0,5)*ht = 150 ÷ 250 (mm) → chọn bt = 200 (mm). - Chọn bề dày bản bụng: → chọn twt = 8 (mm). - Chọn bề dày bản cánh theo điều kiện ổn định bản cánh: chọn tft = 10 (mm). - Tiết diện được lựa chọn chữ I: 500x200x10x8 - Diện tích tiết diện đã chọn: A = 2*bt*tft + twt*(ht – 2*tft) = 2*20*1 + 0,8*(50 – 2*1) = 78,4 (cm2) > Ayc. Hình 3.1 Tiết diện cột trên trục A. 3.2.1.3. Kiểm tra tiết diện đã chọn: - Kiểm tra với cặp nội lực tại chân cột của tổ hợp : - Chiều dài tính toán của cột: - Đặc trưng tiết diện hình học: + + + và + + và (Thỏa) + và - Độ lệch tâm tương đối: Vì m = 87 >> 20 nên me > 20 nên không cần kiểm tra ổn định trong mặt phẳng mà ta sẽ kiểm tra bền của tiết diện. 1) Kiểm tra bền cho tiết diện: < f.γc = 18,9 (kN/cm2) Tiết diện thỏa điều kiện bền. 2) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng: - Momen ở chân cột là M2 = - 223,26 (kNm) - Momen ở đầu cột trong cùng tổ hợp là M1 = - 153, 21 (kNm) - - Lấy giá trị tuyệt đối của M1 , M2 , để xét M’ - Độ lệch tâm tương đối: > 10 - Nên hệ số kể đến ảnh hưởng của momen uốn là: với: φy là hệ số uốn dọc đối với trục y-y phụ thuộc vào λy vì nên φb là hệ số ổn định tổng thể của dầm khi có từ 2 điểm cố kết trở lên, được xác định theo phụ lục E của TCVN 5575-2012. φb được xác định qua các thông số φ1 , ψ, α vì φ1 > 0,85 nên nên chọn φb = 1. → - Ứng suất kiểm tra ổn định ngoài phẳng: < f.γc = 18,9 (kN/cm2). Tiết diện thỏa ổn định ngoài phẳng. 3) Kiểm tra ổn định cục bộ: - Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh: + Ta có : nên theo Bảng 35 – TCVN 5575 – 2012. Theo tiết diện đã chọn ta có: Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản cánh. - Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: + Ổn định cục bộ bản bụng phụ thuộc vào ứng suất kéo – nén tại hai đầu mép bản bụng thông qua hệ số α + Ứng suất tại hai mép biên của bản bụng: → + Vì α = 1,98 > 1 nên trong đó: β là hệ số có xét đến sự ảnh hưởng của lực cắt với → → Theo tiết diện đã chọn ta có: Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản bụng. - Kiểm tra với cặp nội lực tại chân cột của tổ hợp : - Độ lệch tâm của nội lực: . - Các đặc trưng tiết diện hình học như trên đã tính. - Độ lệch tâm tương đối: - Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện η tra theo Bảng D9 phụ lục D – TCVN 5575 – 2012 phụ thuộc vào m = 10,93, = 1,23 và → - Độ lệch tâm tương đối tính đổi: me = η.m = 1,154*10,93 = 12,61 ≤ 20. - Vì me ≤ 20 nên không cần kiểm tra bền nhưng sẽ kiểm tra ổn định trong mặt phẳng. 1) Kiểm tra ổn định trong mặt phẳng: - Ứng suất kiểm tra ổn định ngoài phẳng: với φe tra bảng D10 phụ lục D TCVN 5575 – 2012 phụ thuộc me = 12,61 và =1,23 → φe = 0,113 < f.γc = 18,9 (kN/cm2) Tiết diện thỏa điều kiện ổn định trong mặt phẳng. 2) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng: - Momen ở chân cột là M2 = 115,42 (kNm) - Momen ở đầu cột trong cùng tổ hợp là M1 = 95,9 (kNm) - - Lấy giá trị tuyệt đối của M1 , M2 , để xét M’ - Độ lệch tâm tương đối: > 10 - Nên hệ số kể đến ảnh hưởng của momen uốn là: Vì tiết diện như đã chọn ở trên nên các giá trị φy và φb phụ thuộc vào tiết diện sẽ không thay đổi → φy = 0,74 và φb = 1 → - Ứng suất kiểm tra ổn định ngoài phẳng: < f.γc = 18,9 (kN/cm2). Tiết diện thỏa ổn định ngoài phẳng. 3) Kiểm tra ổn định cục bộ: - Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh: + Ta có : nên theo Bảng 35 – TCVN 5575 – 2012. Theo tiết diện đã chọn ta có: Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản cánh. - Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: + Ổn định cục bộ bản bụng phụ thuộc vào ứng suất kéo – nén tại hai đầu mép bản bụng thông qua hệ số α + Ứng suất tại hai mép biên của bản bụng: → + Vì α = 1,83 > 1 nên trong đó: β là hệ số có xét đến sự ảnh hưởng của lực cắt với → → Theo tiết diện đã chọn ta có: Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản bụng. Do tại chân cột tổ hợp Nmax có lực dọc tương đương với tổ hợp nhưng momen lại nhỏ nên sau khi kiểm tra tiết diện với hai tổ hợp của momen ta không kiểm tra với tổ hợp của lực dọc. Tại vị trí đỉnh cột ta nhận thấy có một tổ hợp của có giá trị lực cặt lớn nên ta sẽ kiểm tra với tổ hợp này. - Kiểm tra với cặp nội lực tại đỉnh cột của tổ hợp : - Độ lệch tâm của nội lực: . - Các đặc trưng tiết diện hình học như trên đã tính. - Độ lệch tâm tương đối: Vì m = 78,68 >> 20 nên me > 20 nên không cần kiểm tra ổn định trong mặt phẳng mà ta sẽ kiểm tra bền của tiết diện. 1) Kiểm tra bền cho tiết diện: < f.γc = 18,9 (kN/cm2) Tiết diện thỏa điều kiện bền. 2) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng: - Momen ở chân cột là M2 = -126,46 (kNm) - Momen ở đầu cột trong cùng tổ hợp là M1 = -180,21 (kNm) - - Lấy giá trị tuyệt đối của M1 , M2 , để xét M’ → - Độ lệch tâm tương đối: > 10 - Nên hệ số kể đến ảnh hưởng của momen uốn là: Vì tiết diện như đã chọn ở trên nên các giá trị φy và φb phụ thuộc vào tiết diện sẽ không thay đổi → φy = 0,74 và φb = 1 → - Ứng suất kiểm tra ổn định ngoài phẳng: < f.γc = 18,9 (kN/cm2). Tiết diện thỏa ổn định ngoài phẳng. 3) Kiểm tra ổn định cục bộ: - Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh: + Ta có : nên theo Bảng 35 – TCVN 5575 – 2012. Theo tiết diện đã chọn ta có: Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản cánh. - Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: + Ổn định cục bộ bản bụng phụ thuộc vào ứng suất kéo – nén tại hai đầu mép bản bụng thông qua hệ số α + Ứng suất tại hai mép biên của bản bụng: → + Vì α = 1,97 > 1 nên trong đó: β là hệ số có xét đến sự ảnh hưởng của lực cắt với → → Theo tiết diện đã chọn ta có: Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản bụng. 3.2.2. Tiết diện cột dưới: 3.2.2.1. Cấu tạo cột: - Cột dưới là cột rỗng bản giằng do nhà có hệ cầu trục tải trọng 30T. Cột rỗng sử dụng hai nhánh cột là thép tổ hợp chữ C cho nhánh mái và chữ I cho nhánh cầu trục. Hai nhánh cột được liên kết với nhau bằng các bản giằng, các bản giằng liên kết vào nhánh bằng liên kết hàn một đoạn 50mm. Các bản giằng thường chọn cách nhau 800 – 1000mm, trong thiết kế cột này ta chọn khoảng cách bản giằng là 800mm, trong suốt chiều dài cột ta bố trí thêm các vách cứng đi theo các bản giằng cách nhau 3,2m (tính từ bản cánh dưới của dầm vai). 3.2.2.2. Chọn tiết diện: - Cột rỗng bản giằng gồm hai nhánh với các bản giằng khi tính toán cột được xem như chịu hệ dàn và các nhánh chủ yếu chịu nén. Sau khi phân tích bằng phần mềm SAP2000 ta nhận thấy được tại chân cột chỉ có lực dọc và momen bằng không. Nên hai nhánh cột được thiết kế theo cột đặc chịu nén đúng tâm. - Chọn tiết diện nhánh cột: + Bề rộng cột rỗng: cột rỗng có chiều cao sơ bộ ban đầu là hd = 750mm bd = (0,3 ÷ 0,5)hd = 225 ÷ 375 (mm) chọn bd = 360 (mm) + Nhánh mái: Diện tích yêu cầu: với φ là hệ số giả thiết thường khoảng 0,7 ÷ 0,9 trong bài này ta chọn φ = 0,8 Chọn sơ bộ tiết diện nhánh mái chữ C: → + Nhánh cầu trục: Diện tích yêu cầu: với φ là hệ số giả thiết thường khoảng 0,7 ÷ 0,9 trong bài này ta chọn φ = 0,8 Chọn sơ bộ tiết diện nhánh mái chữ C: → Hình 3.2. Tiết diện cột dưới trục A. - Chọn tiết diện bản giằng và kiểm tra bản giằng: + Bản giằng được chọn theo kinh nghiệm với tiết diện: 570x270x10 + Khoảng cách các bản giằng là: a = 800mm + Diện tích mặt cắt bản giằng: Abg = 27*1 = 27 (cm2) + Momen quán tính của bản giằng là: + Lực cắt của cột ta lấy theo tổ hợp 1,3,5,7 của hai nhánh được tổng lực cắt hai nhánh lớn hơn: → Vf = V1 + V2 = 108,17 (kN) + Lực cắt quy ước trên mỗi mặt rỗng của cột với cột hai nhánh là: Vs = 0,5*Vf = 54,085 (kN) + Momen uốn lớn nhất trong bản giằng: + Lực cắt lớn nhất trong bản giằng: + Ứng suất uốn trong bản giằng là: + Ứng suất cắt trong bản giằng là: < fv.γc = 10,98 (kN/cm2). Vậy tiết diện bản giằng thỏa điều kiện bền. 3.2.2.3. Kiểm tra tiết diện từng nhánh cột tại chân cột: Tại chân nhánh cột được kiểm tra theo cột đặc chịu nén đúng tâm - Ta có: A, h, b, tw, tf, lx, ly với: A là diện tích tiết diện. h, b, tw , tf là kích thước các bộ phận của tiết diện. lx là khoảng cách các bản giằng vì xem thanh rỗng như một hệ dàn. ly là khoảng cách các điểm cố kết ngoài mặt phẳng, chú ý các thanh giằng dọc cột. - Kiểm tra bền: - Xác định đặc trưng hình học: Ix , Iy , ix , iy , λx , λy , , Cách xác định: , , → Với [λ] = 120 cho cột chính theo Bảng 25 TCVN 5575 – 2012: [λ] = 180 - 60α với nên ta chọn α = 1 → [λ] = 120 - Xác định hệ số uốn dọc φmin tra bảng D8 phụ lục D TCVN 5575 – 2012 theo λ hoặc được tính từ : + thì + thì + thì - Kiểm tra ổn định tổng thể của thanh: - Kiểm tra ổn định cục bộ của thanh: + Ổn định cục bộ bản cánh: với bo là phần bản cánh vươn ra. Tiết diện chữ I: Khi thì Khi lấy và khi lấy Tiết diện chữ C: Khi thì Khi lấy và khi lấy + Ổn định cục bộ bản bụng: Tiết diện chữ I: Khi thì Khi thì Tiết diện chữ C: Khi thì Khi thì Dựa theo lý thuyết tính toán đã được nêu phía trên và trình tự tính toán với số liệu tải trọng đã được tổ hợp ở mục 2.3.2.2 ta tính toán ra kết quả như trong bảng tổng hợp dưới đây và xét kết quả đó có thỏa mãn yêu cầu hay không: Kết quả kiểm tra: Nhánh mái Nhánh cầu trục Kết quả Số liệu - N (kN) 1277,25 1657,46 - A (cm2) 87 110.88 - lx (cm) 80 80 - ly (cm) 730 730 Đặc trưng hình học - Ix (cm4) 2940,63 2404,67 - Iy (cm4) 19073,25 24474,18 - Wx (cm3) 240,56 66,80 - ix (cm) 5,81 4,66 - iy (cm) 14,81 14,86 - λx 13,76 17,18 Thỏa - λy 49,30 49,14 Thỏa - 0,44 0,54 - 1,56 1,55 - λmax 49,30 49,14 - 1,56 1,55 Kiểm tra bền - σ (kN/cm2) 14,68 14,95 Thỏa Kiểm tra ổn định tổng thể - φmin 0,87 0,87 - σod (kN/cm2) 16,85 17,14 Thỏa Kiểm tra ổn định cục bộ - [hw/tw] 36,25 42,51 - hw/tw 33 27 Thỏa - [bo/tf] 15,96 16,30 - bo/tf 5,67 5,22 Thỏa 3.2.2.4. Kiểm tra ổn định toàn cột phương trục ảo với ngẫu lực do lực dọc hai nhánh gây ra: - Ta xét hai trường hợp tải trọng là: + Trường hợp 1: lực dọc nhánh mái lớn nhất – lực dọc nhánh cầu trục tương ứng. + Trường hợp 2: lực dọc nhánh cầu trục lớn nhất – lực dọc nhánh mái tương ứng. - Nội lực trong hai trường hợp: + Trường hợp 1: tổ hợp 1, 2, 4, 5, 8. + Trường hợp 2: tổ hợp 1, 3, 5, 7. - Tiến hành kiểm tra ổn định toàn cột với trục ảo: + Tính momen quán tính toàn cột trục ảo: Hình 3.3. Cách xác định momen quán tính toàn cột. + Diện tích toàn cột: A = Amai + Act + Xác định nội lực toàn cột: + Độ lệch tâm nội lực: + Độ lệch tâm tương đối: với Wx,min là momen chống uốn với nhánh chịu nén. + Bán kính quán tính trục ảo x-x: + Chiều dài tính toán: lx = µ1a với: µ1 là hệ số chiều dài tính toán cột dưới. a là khoảng cách bản giằng, do cột rỗng như hệ dàn nên chiều dài cột là khoảng cách các “nút”. + Độ mãnh của cột theo phương trục ảo x-x: + Độ mảnh lớn nhất của hai nhánh theo phương trục ảo: λ1 = max(λx,mai , λx,ct) với: , + Tỷ số độ cứng đơn vị lớn nhất: với: Iyo là momen quán tính của từng nhánh với trục bản thân lớn nhất. C là khoảng cách trục trọng tâm hai nhánh. Ibg là momen quán tính bản giằng (đã tính ở mục 3.2.2.2). + Độ mảnh tương đương toàn cột: do là cột rỗng bản giằng hai nhánh nên Khi thì Khi thì với [λ] = 120 như đã được nêu ở mục 3.2.2.3. + Độ mảnh quy ước tương đương: + Hệ số uốn dọc tỉ lệ φtl được tra theo bảng D.11 phụ lục D TCVN 5575 – 2012. + Ứng suất chịu nén toàn cột: Dựa theo lý thuyết tính toán đã được nêu phía trên và trình tự tính toán với số liệu tải trọng đã được tổ hợp ở mục 2.3.2.2 ta tính toán ra kết quả như trong bảng tổng hợp dưới đây và xét kết quả đó có thỏa mãn yêu cầu hay không: Kết quả kiểm tra: Trường hợp 1 Trường hợp 2 Kết quả Đặc trưng hình học từng nhánh - Ix,mai (cm4) 2940,63 - Ix,ct (cm4) 2404,67 - Amai (cm2) 87 - Act (cm2) 110,88 - x1 (cm) 38,79 - x2 (cm) 30,44 - A (cm2) 197,88 Nội lực toàn cột - N (kN) 695,73 659,66 - M (kNm) 672,42 891,49 Kiểm tra ổn định trục ảo - e (cm) 96,65 135,14 - m 3,57 4,53 - ix (cm) 34,75 34,75 - lx (cm) 96 96 - λx = lx/ix 2,76 2,76 - λx,mai 13,76 13,76 - λx,ct 17,18 17,18 - λ1 17,18 17,18 - n 1,55 1,55 - λtd 25 25 - 0,79 0,79 Thỏa - φtl 0,217 0,18 - σ (kN/cm2) 16,20 18,52 Thỏa 3.3. Thiết kế các chi tiết cột: 3.3.1. Nối cột trên với phần cột dưới – vai cột: - Khi tính toán mối nối giữa các phần cột với nhau hay vai cột thì sẽ sử dụng hai cặp nội lực: + Cặp 1: + Cặp 2: - Các cặp nội lực được sử dụng tính toán các lực nén cho hai bản cánh cột trên tác dụng lên cột dưới và vai cột. - Lực nén cánh ngoài: - Lực nén cánh trong: 3.3.1.1. Mối nối hai phần cột: - Nhánh ngoài cột trên thiết kế hàn đối đầu với nhánh mái cột dưới, đường hàn đối đầu này được thiết kế với lực Sng: - Chọn chiều dày đường hàn t = 10mm, chiều dài đường hàn l = 200mm (hàn hết bề rộng cột trên) → chiều dài tính toán của đường hàn lw = l – 2t = 180mm - Kiểm tra ứng suất đường hàn: - Nhánh trong cột trên liên kết hàn với cột dưới thông qua bản K bằng hai đường hàn góc. Bản K chọn bề dày bằng bề dày bản cánh cột trên là 10mm. + Chiều cao đường hàn: → hf = 10mm. + Cường độ giới hạn của mối hàn trong hai tiết diện: → β.ff = 12,6 (kN/cm2). + Tổng chiều dài đường hàn thực tế: → Chọn ∑l = 44 (cm) + Chiều dài phần trên bản K liên kết với cột trên: l1 = ∑l /2 = 22(cm). 3.3.1.2. Cấu tạo và tính toán vai cột: - Cấu tạo dầm vai bao gồm: cánh trên, bản bụng và cánh dưới. + Cánh trên gồm bản đậy trên mút dầm cầu trục thường dày 20 ÷ 30mm và bản sườn lót giữa bụng cột trên và bụng dầm vai. Hai bản thép này nằm ngang và ở hai phía bản K. + Cánh dưới là bản thép nằm ngang giữa hai nhánh cột nối bản bụng hai nhánh. Cánh dưới được coi như như vách cứng của cột rỗng. + Bản bụng nằm giữa hai bản cánh và bề dày phải chịu được lực cắt do ( Dmax + Gdcc ) sinh ra: với: Dmax và Gdcc là áp lực lớn nhất của cầu trục và tải trọng do trọng lượng dầm cầu chạy được tính ở mục 2.1.2. bs là bề rộng sườn gối dầm cầu chạy thường chọn 20 ÷ 30cm. tf là bề dày bản cánh. → chọn tw = 10mm - Dầm vai có 2 gối tựa là hai nhánh của cột dưới và có sơ đồ chịu lực như Hình 3.4. - Phản lực tại hai gối tựa: Hình 3.4. Sơ đồ chịu lực và biểu đồ nội lực của dầm vai. - Momen uốn lớn nhất dầm vai chịu là M = 77,3 (kNm). - Chiều cao dầm vai: + Yêu cầu cấu tạo: + Chiều cao bản bụng phải đủ chịu bốn đường hàn liên kết với bản K, chọn hf = 10mm do bề dày nhỏ nhất giữa hai bản thép là 10mm: + Chiều cao bản bụng phải đủ chịu bốn đường hàn liên kết với nhánh cột cầu trục, chọn hf = 10mm do bề dày nhỏ nhất giữa hai bản thép là 10mm: → Chọn chiều cao bản bụng là 460mm và các bản cánh là 20mm. - Kiểm tra bền dầm vai: + Coi dầm vai là dầm tiết diện I với bề rộng cánh là khoảng thông bên trong cột rỗng 330mm → I 500x330x20x10. + Đặc trưng hình học: + Kiểm tra ứng suất pháp: + Kiểm tra ứng suất tiếp: - Các đường hàn ngang giữa bản bụng và bản cánh lấy theo cấu tạo là hf = 10mm. 3.3.2. Chân cột – liên kết cột với móng: 3.3.2.1. Cấu tạo chân cột: - Chân cột bao gồm các bộ phận: bản đế, đầm đế, sườn đế, bản neo và bu lông neo. - Cột dưới là cột rỗng nên sử dụng chân cột rời cho hai nhánh cột. Trong chân cột thì dầm đế và sườn đế dùng để phân phối tải trọng đếu ra trên bản đế, và tải trọng đó phân bố đó phải nhỏ hơn khả năng chịu nén của nền (là bê tông B20). Ngược lại chân đế và sườn đế củng là gối tựa cho bản đế để xác định nội lực bản đế. Dầm và sườn đế được hàn vào bản đế. - Bản đế do chịu nhiều đường hàn nên bề dày bản đề thường từ 20 ÷ 40mm. - Bản neo thường được kê trên dầm và sườn đế dùng để liên kết bu lông neo của chân móng xuống nền. - Do là chân móng hai nhánh cột rời nên được đó trí thêm một thép hình cấu tạo liên kết hai chân móng để đảm bảo trong quá trình vận chuyển hai chân móng không bị xô lệch thay đổi khoảng cách. 3.3.2.2. Tính toán chân cột cho từng nhánh cột: - Nội lực tính toán: - Chọn chiều rộng bản đế: B = b + 2tdd + 2C1 Với: b là kích thước cột vuông góc mặt phẳng chịu uốn. tdd là bề dày dầm đế C1 là khoảng nhô ra công-xôn của bản đế. → B = 360 + 2*0 + 2*45 = 450 (mm) - Diện tích yêu cầu của bản đế: với: mcb là hệ số tang cường độ chịu nén cục bộ, chọn sơ bộ mcb = 1,2 Rb là cường độ nén của bê tông. + Nhánh mái: + Nhánh cầu trục: - Chiều dài bản đế: + Nhánh mái: → chọn L1 = 25 cm + Nhánh cầu trục: → chọn L2 = 30 cm - Ứng suất thực tế của bê tông móng lên bản đế: + Nhánh mái: + Nhánh cầu trục: Hình 3.5. Cấu tạo chân móng. - Chọn chiều dày bản đế: dựa vào momen uốn trong các ô bản đế với gối là các dầm và sườn là: M = α.σ.d2 Trong đó: α hệ số phụ thuộc loại ô bản tham khảo Bảng 3.6 và Bảng 3.7 sách “Thiết kế kết cấu thép” của GS. Đào Định Kiến + Nhánh mái: momen lớn nhất các ô bản đế: Ô 4 cạnh: b = 17cm và d = a = 16cm → α = 0,0524 → M = 0,0524*1,14*162 = 15,3 (kNm). Ô 3 cạnh: b = 4,5cm và d = a = 8,5cm → α = 0,064 → M = 0,064*1,14*8,52 = 5,3 (kNm). Ô 1 cạnh: d = 2,5 cm→ α = 0,5 → M = 0,5*1,14*2,52 = 3,6 (kNm). + Nhánh cầu trục: momen lớn nhất các ô bản đế: Ô 4 cạnh: b = 32,4cm và d = a = 9,4cm → α = 0,125 → M = 0,125*1,23*9,42 = 13,6 (kNm). Ô 3 cạnh: b = 4,5cm và d = a = 9,5cm → α = 0,5 → M = 0,5*1,23*4,52 = 12,45 (kNm). Ô 1 cạnh: d = 4 cm→ α = 0,5 → M = 0,5*1,23*42 = 9,84 (kNm). + Momen lớn nhất trong các ô bản đế là: + Chiều dày bản đế: → chọn tbd = 25 (mm). - Kiểm tra dầm đế: dầm đế xét như dầm đơn giản có đầu thừa với gối tựa là khoảng cách giữa hai đường hàn đứng liên kết dầm đế vào nhánh cột. Chọn bề dày dầm đế tdd = 10mm + Nhánh mái: σ1 = 1,14 kN/cm2, bề rộng truyền lực αd1 = 12,5cm → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qd1 = σ1.αd1 = 14,25 (kN/cm). Chiều dài dầm đế liên kết với bản đế là ld1 = 45cm. → Phản lực gối và cũng là tổng lực dọc đường hàn: Nd1 = qd1.ld1 = 641,25 (kN). Chọn chiều cao đường hàn giữa dầm đế và cột là hf = 10mm Chiều dài đường hàn giữa cột và dầm đế: Hình 3.6. Momen của dầm đế nhánh mái Chiều cao dầm đế theo điều kiện ổn định: Từ ld1 và hd1 ta chọn hd1 = 30cm. + Nhánh cầu trục: σ2 = 1,23 kN/cm2, bề rộng truyền lực αd2 = 9,7cm → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qd2 = σ2.αd2 = 11,93 (kN/cm). Chiều dài dầm đế liên kết với bản đế là ld2 = 45cm. → Phản lực gối và cũng là tổng lực dọc đường hàn: Nd2 = qd2.ld2 = 536,85 (kN). Chọn chiều cao đường hàn giữa dầm đế và cột là hf = 10mm Chiều dài đường hàn giữa cột và dầm đế: Hình 3.7. Momen của dầm đế nhánh cầu trục Chiều cao dầm đế theo điều kiện ổn định: Từ ld2 và hd2 ta chọn hd2 = 30cm. - Kiểm tra sườn đế: dầm đế xét như dầm đơn giản hoặc công-xôn với gối tựa là khoảng cách giữa hai đường hàn đứng liên kết sườn đế vào nhánh cột hoặc dầm đế. Chọn bề dày sườn đế là tsd = 10mm + Nhánh mái: Sườn đế A: σ1 = 1,14 kN/cm2, bề rộng truyền lực αs1 = 17cm. → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qs1 = σ1.αs1 = 19,38 (kN/cm). Chiều dài sườn đế liên kết với bản đế là ls1 = 17cm. → Nội lực trong sườn đế: Chiều cao sườn đế theo điều kiện ổn định: → chọn hs1 = 16 cm. Chiều dài đường hàn là lf = hs1 – 1 = 15cm. Chọn chiều cao đường hàn là 10mm Đặc trưng hình học của đường hàn: Kiểm tra độ bền đường hàn: Sườn đế B: σ1 = 1,14 kN/cm2, bề rộng truyền lực αs2 = 9,5cm. → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qs2 = σ1.αs2 = 10,83 (kN/cm). Chiều dài sườn đế liên kết với bản đế là ls2 = 4,5cm. → Nội lực trong sườn đế: Chiều cao sườn đế theo điều kiện ổn định: → chọn hs2 = 7 cm. Chiều dài đường hàn là lf = hs2 – 1 = 6cm. Chọn chiều cao đường hàn là 10mm Đặc trưng hình học của đường hàn: Kiểm tra độ bền đường hàn: + Nhánh cầu trục: Sườn đế C: σ2 = 1,23 kN/cm2, bề rộng truyền lực αs3 = 10,5cm. → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qs3 = σ1.αs3 = 12,92 (kN/cm). Chiều dài sườn đế liên kết với bản đế là ls2 = 4,5cm. → Nội lực trong sườn đế: Chiều cao sườn đế theo điều kiện ổn định: → chọn hs3 = 7 cm. Chiều dài đường hàn là lf = hs3 – 1 = 6cm. Chọn chiều cao đường hàn là 10mm Đặc trưng hình học của đường hàn: Kiểm tra độ bền đường hàn: + Do cấu tạo đỡ bản neo bu long nên chiều cao của sườn đế B và C sẽ cao bằng dầm đế tạo thành ba gối đỡ cho bản neo bu lông. - Kiểm tra các đường hàn ngang: + Nhánh mái: Dầm đế + bản đế: . Sườn đế + bản đế: . Cột + bản đế: . + Nhánh cầu trục: Dầm đế + bản đế: . Sườn đế + bản đế: . Cột + bản đế: → Chọn chiều cao tất cả đường hàn ngang là hf = 10mm. 3.3.2.3. Tính toán liên kết chân cột với móng – Bu lông neo. - Tính bu lông neo cho các nhánh cột đúng với thực tế làm việc của cột ta sẽ sử dụng hai trường hợp nội lực như đã nêu trong mục 3.2.2.4 và momen ngẫu lực gây ra bởi lực dọc hai nhánh. + Trường hợp 1: tổ hợp 1, 2, 4, 5, 8. → + Trường hợp 2: tổ hợp 1, 3, 5, 7. → - Trường hợp 1: + Lực kéo các bu lông neo nhánh cầu trục: Với: ho là khoảng cách trục trọng tâm bản thân của hai nhánh. y là khoảng cách trục trọng tâm toàn tiết diện đến trọng tâm nhánh tính bu lông. + Tổng diện tích bu lông neo: → chọn 4 bu lông d42 có ∑A = 4*11,2 = 44,8 (cm2) - Trường hợp 2: + Lực kéo các bu lông neo nhánh mái: + Tổng diện tích bu lông neo: → chọn 4 bu lông d42 có ∑A = 4*11,2 = 44,8 (cm2) - Chiều dài neo của bu lông. + Lấy lực dọc trong bu lông trường hợp 2 lớn hơn trong trường hợp 1 là ∑Nbl = 918,11 kN. + Lực dọc trong một bu lông là : Nbl = ∑Nbl/4 = 229,53 (kN). + Chiều dài neo của bu lông: → chọn lneo = 220 (cm). CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO 4.1. Sơ đồ và kích thước chính của dàn: - Dàn vì kèo thiết kế là dàn cánh song song. - Chiều cao dàn: hdan = 1800mm - Chiều cao cửa mái là hcửa mái = 1500mm Hình 4.1: Kích thước dàn và số thứ tự thanh dàn. 4.2. Tải trọng và nội lực của dàn: 4.2.1. Tải trọng tác dụng lên dàn: - Như đã trình bày trong mục 2.1.1 tải trọng tác dụng lên dàn gồm tĩnh tải (xà gồ, tole), hoạt tải mái và tải trọng gió. - Tại các nút dàn khi được tách nút ngoài các lực dọc còn có các lực tập trung là tĩnh tải và hoạt tải: + Tĩnh tải: gmái = 0,792 kN/m + Hoạt tải: qmái = 2,34 kN/m 4.2.2. Nội lực tính toán các thanh dàn: Thanh THANH CÁNH DƯỚI THANH BỤNG ĐỨNG 45 46 47 48 49 16 21 22 23 24 27 28 TINH TAI -17.909 12.092 36.357 54.125 56.761 22.369 -11.805 -1.609 -1.568 -1.335 -0.859 1.73 HOAT TAI -34.179 21.595 66.623 99.895 105.289 40.556 -22.763 -3.51 -3.51 -2.93 -1.76 2.681 GIO TRAI 85.131 5.008 -67.204 -130.397 -157.946 -57.076 34.487 2.693 2.693 2.251 4.773 -0.102 GIO PHAI -8.3 -79.81 -130.357 -158.322 -143.084 -49.83 31.366 6.742 6.742 5.627 4.09 0.069 CT TRAI 3.511 -0.114 -3.771 -7.428 -10.295 -2.134 0.944 0 0 0 0 -0.371 CT PHAI -13.459 -13.012 -12.561 -12.11 -10.925 -2.1 0.876 0 0 0 0 -0.345 T(-) TRAI -13.635 -19.69 -25.8 -31.909 -34.994 -9.992 3.612 0 0 0 0 -1.421 T(+) TRAI 13.635 19.69 25.8 31.909 34.994 9.992 -3.612 0 0 0 0 1.421 T(-) PHAI -38.559 -37.614 -36.66 -35.707 -32.098 -9.162 3.171 0 0 0 0 -1.247 T(+) PHAI 38.559 37.614 36.66 35.707 32.098 9.162 -3.171 0 0 0 0 1.247 Thanh THANH BỤNG XIÊN 50 51 52 53 54 55 56 57 58 68 69 TINH TAI 23.29 -23.504 19.251 -18.386 14.501 -13.01 9.62 6.291 -7.902 -13.8 10.19 HOAT TAI 43.186 -43.91 35.512 -34.323 26.809 -24.735 18.105 11.145 -14.471 -25.984 18.828 GIO TRAI -60.823 64.404 -55.131 57.048 -48.454 49.693 -41.776 -1.083 0.983 42.137 -25.343 GIO PHAI -56.532 55.032 -41.602 36.616 -24.883 18.2 -8.164 -33.844 3

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docdo_an_ket_cau_thep_2_thiet_ke_mot_nha_cong_nghiep_gan_voi_th.doc