Đồ án Kết cấu thép - Thiết kế khung nhà

Chọn dàn mái dạng hình thang, liên kết cứng với cột .Chiều cao đầu dàn hdd=2,2m, độ dốc là 10%.Suy ra chiều cao giữa dàn là: hgd=3,7m.

Theo yêu cầu về kiến trúc và chiếu sáng ta chọn cửa trời chạy suốt theo chiều dài nhà với chiều cao cửa trời là 4m.Bề rộng cửa trời 12m, độ dốc mái cửa trời 10%.Cửa trời được bố trí làm hai tầng cửa kính với tổng chiều cao cửa kính là 3,7m.

 

doc51 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 7756 | Lượt tải: 30download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Kết cấu thép - Thiết kế khung nhà, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
,5 -93 1,2,7 -145,9 E,Thiết kế cột: I,Xác định chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung: 1,Trước hết ta sơ bộ tính trọng lượng bản thân của cột trên và cột dưới. *,Trọng lượng bản thân cột dưới: Trong công thức trên: N là lực dọc lớn nhất trong bảng tổ hợp của đoạn cột dưới, ở đây là lực dọc Tại tiết diện A. K là hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen làm tăng tiết diện cột, K=0,4. R là cường độ tính toán của vật liệu thép làm cột, R=2100 daN/cm2. j là hệ số cấu tạo trọng lượng các chi tiết làm tăng tiết diện cột, j=1,6. g là trọng lượng riêng của thép , g=7850.10-6daN/cm3. Suy ra : *,Trọng lượng bản thân cột trên: Trong công thức trên: N là lực dọc lớn nhất trong bảng tổ hợp tại tiết diện CT. K là hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen làm tăng tiết diện cột, K=0,3. R là cường độ tính toán của vật liệu thép làm cột, R=2100 daN/cm2. j là hệ số cấu tạo trọng lượng các chi tiết làm tăng tiết diện cột, j=1,6. g là trọng lượng riêng của thép , g=7850.10-6daN/cm3. Suy ra : 2,Từ bảng nội lực ta chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm dùng để tính toán. Đối với tính toán phần cột trên ta dùng cặp nội lực : Đối với tính toán phần cột dưới ta dùng 2 cặp nội lực : Nhánh mái: Nhánh cầu trục: Kết hợp ở trên ta có: N1=177400+ Gduoicot= 177400+ 2808 = 180208daN. N2=58698 + Gtrencot= 58698 + 673.1 = 59371 daN. Tính các hệ số : Tra bảng II.6b ta có : m1=2,587 đm2=m1/c1=2,587/0,76=3,404. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung: Lx1=m1.Hd=2,587.1080 = 2794 cm. Lx2=m2.Ht=3,404.530 = 1804 cm. Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung: LY1=Hd=1080 cm. LY2=Ht-HDCT=530-70=460 cm. II,Thiết kế phần cột trên: Cặp nội lực thiết kế: Tiết diện cột trên là cột tổ hợp cấu tạo từ 3 bản thép ,đối xứng.Chọn chiều cao tiết diện bt=600 mm. Tính độ lệch tâm: Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện là h=1,25.Ta tính diện tích tiết diện yêu cầu sơ bộ theo công thức: 1,Với yêu cầu sơ bộ như vậy ta chọn tiết diện như sau: Chiều dày bản bụng:db=12 mm. dc=20 mm. bc=320 mm. 2,Tính các thông số chuẩn bị kiểm tra: Tính các đặc trưng hình học của tiết diện vừa chọn: Diện tích bản bụng: Ab=1,2.(60-2.2)=67,2 cm2. Diện tích bản cánh: Ac=32.2=64 cm2. Diện tích tiết diện: A=2.Ac+Ab=2.64+67,2=195,7 cm2. Mômen quán tính và bán kính quán tính của tiết diện theo trục x-x: Mômen quán tính và bán kính quán tính của tiết diện theo trục y-y: Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột trên: Độ lệch tâm tương đối và độ lệch tâm tính đổi: 3,Kiểm tra tiết diện vừa chọn: Cột được kiểm tra theo trường hợp cột tổ hợp chữ H, tiết diện đối xứng chịu nén lệch tâm. a,Kiểm tra bền: Do cột không có tiết diện bị giản yếu, độ lệch tâm tính đổi m1<20 và giá trị của các mômen uốn dùng để kiểm tra bền và ổn định là như nhau cho nên theo quy phạm điều 5.24 ta không cần kiểm tra bền. b,Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn trùng mặt phẳng đối xứng: Có: Vậy điều kiện ổn định : Vậy cột đã chọn bảo đảm ổn định trong mặt phẳng uốn. Chú ý ở đây ta có thể tính chính xác được trọng lượng bản thân cột theo đúng kích thước đã chọn : Gcottren=(320+220).82.7850.10-6=347,598<436,32. Như vậy kết quả tính càng thiên về an toàn mà thôi. c,Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn . ở ngoài mặt phẳng uốn cột được kiểm tra như cột chịu nén đúng tâm có kể tới ảnh hưởng của mômen trong mặt phẳng uốn(trùng với mặt phẳng đối xứng). Công thức kiểm tra: Trong đó: jY là hệ số uốn dọc theo phương ngoài mặt phẳng uốn được tính bằng cách tra bảng hoặc tính theo công thức: Mô men trong mặt phẳng uốn ảnh hưởng tới ngoài mặt phẳng uốn được lấy : Trong đó : M là mômen lớn nhất trong 1/3 đoạn giữa của đoạn cột đang xét. M1,M2 là mômen ở hai đầu đoạn cột đang xét lấy theo cùng một tổ hợp tải trọng .ở đây M1=-6433000 daNcm (tổ hợp 1,2,4,6,8). M2=-7058000 daNcm. Suy ra : Vậy độ lệch tâm tuyệt đối, độ lệch tâm tương đối và hệ số C: a,b xác định theo bảng II.5 phụ lục II:a=0,675;b=1C5 = 0,23 jy=0,569; jd = 0,9 ị C10 =1/(1+10.0,569/1)=0,15 Vởy ta có: C = 0,23.(2-0,2.7,13)+0,15.(0,2.7,13-1) =0,18 Điều kiện ổn định ở ngoài mặt phẳng khung: Vậy đảm bảo điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung. d,Kiểm tra ổn định cục bộ: *,Kiểm tra ổn định bản cánh: Công thức kiểm tra: *,Kiểm tra ổn định bản bụng: Kết luận : Cột đã chọn thoã mãn các yêu cầu về chịu lực và ổn định. . III,Thiết kế phần cột dưới: 1,Chọn cặp nội lực tính toán: Đối với tính toán phần cột dưới ta dùng 2 cặp nội lực : Nhánh mái: Nhánh cầu trục: 2,Chọn tiết diện nhánh: Sơ bộ giả thiết khoảng cách giữa hai trục nhánh C=hd=100 cm. Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh cầu trục: Y1=0,55.C=55 cm. Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh mái: Y2=0,45.C=45 cm. Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục: Lực nén lớn nhất trong nhánh mái: Giả thiết j=0,8, diện tích yêu cầu của các nhánh là: Chọn thép tổ hợp ở nhánh cầu trục với các thông số chọn như sau: b = 400 mm Chiều dày bản bụng:db=0,8 mm. dc=10 mm. bc=160 mm. Tính các đặc trưng hình học của tiết diện vừa chọn: Diện tích bản bụng: Ab=0,8.(40-2.1)=30,4 cm2. Diện tích bản cánh: Ac=16.1=16 cm2. Diện tích tiết diện: A=2.Ac+Ab=2.16+30,4=32,4 cm2. Mômen quán tính và bán kính quán tính của tiết diện theo trục y-y: Mômen quán tính và bán kính quán tính của tiết diện theo trục x-x: Nhánh mái được tổ hợp hàn từ 1 thép bản 320x20 mm và hai thép góc đều cạnh L200x12mm, có các thông số sau: Ag=47,1 cm2. z g0=5,37 cm. 3,Tính các thông số chuẩn bị kiểm tra: Nhánh cầu trục: Anh1=62,4 cm2. Jx1=684,3 cm4. rx1=3,31cm. JY1=15823 cm4. rY1=16 cm. Nhánh mái: Khoảng cách thực tế giữa hai trục nhánh : C=h-z0=100-4,04=95,96 cm. Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh cầu trục: Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh mái: y2=C-y1=95,96-67,4=28,56 cm. Mômen quán tính của toàn tiết diện đối với trục ảo x-x: Kiểm tra lại tỷ số độ cứng của phần cột trên và cột dưới Độ sai lệch so với giả thiết tỷ số độ cứng: (8-5,65)/8.100%=29,3% <30%. Như vậy nội lực giải ra theo tỷ số độ cứng giả thiết vẩn đảm bảo dùng được để thiết kế. 4,Xác định hệ thanh bụng: *,Bố trí hệ thanh bụng như hình vẽ,các thanh giằng hội tụ tại trục nhánh.Chọn khoảng cách các nút giằng là a=115 cm .Vậy chiều dài thanh xiên : Góc a giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên: tga=C/a=95,96/115=0,834. Suy ra: a=400 và sina=0,64. Sơ bộ chọn thanh giằng xiên L110x6,5 mm.Có các thông số sau: Diện tích tiết diện : A=11,4 cm2. Bán kính quán tính nhỏ nhất xét cho tất cả các trục: rmin tx =2 . Vậy độ mảnh lớn nhất của thanh xiên là : Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q=14590 daN gây ra: Thanh kiểm tra như thanh chịu nén đúng tâm, tra bảng II.1 ta có jmin tx=0,753. Trong đó hệ số điều kiện làm việc g=0,75 do có kể đến sự liên kết lệch trục giữa trục liên kết và trục thanh: Vậy thanh xiên đảm bảo sự ổn định. *,Độ mảnh của toàn cột theo phương trục ảo x-x: Tra bảng II.1 ta có jmin =0,835. Tính lực cắt qui ước: Chọn thanh bụng ngang L56x5mm chịu lực cắt Qqư khá bé.Ta chỉ kiểm tra độ mảnh: Ta nhận thấy rằng: Q>Qqu do vậy,không cần phải tính lại thanh bụng xiên và ltd Ta có,thanh bụng ngang có L56X5 mm nên rmin=1,01 5,Kiểm tra tiết diện: a, Nhánh cầu trục: Ta kiểm tra hoàn toàn như cột chịu nén đúng tâm: Nội lực tính toán: Lực nén trong nhánh cầu trục: Vậy nhánh cầu trục đảm bảo ổn định. b, Nhánh mái: Ta kiểm tra hoàn toàn như cột chịu nén đúng tâm: Nội lực tính toán: ******************************************* Lực nén trong nhánh mái: Vậy nhánh mái cầu trục đảm bảo ổn định. c, Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x: *,Với cặp gây nguy hiểm cho nhánh cầu trục: Vậy với cặp nội lực gây nguy hiểm cho nhánh cầu trục thì cột vẫn đảm bảo ổn định ngoài mặt phẳng uốn. *,Với cặp gây nguy hiểm cho nhánh mái : Nhánh mái: Ta tiến hành kiểm tra: d, Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột: Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực Ntx=11398 daN. Dùng que hàn N46= 42 có các thông số sau: Rgh=1800 daN/cm2. Rgt=0,45.Rbtc=0,45.3450=1550 daN/cm2. Do yêu cầu hàn tay nên bh=0,7,bt=1. (bRg)t=1.1550=1550(daN/cm2). (bRg)h=0,7.1800=1260(daN/cm2). Vậy (bRg)min=1260daN/cm2. Thanh xiên là thép góc L110x6,5 Giả thiết,chọn hhs=8mm,hhm=6mm. Vậy chiều dài cần thiết là cho đường hàn sống: Chiều dài cần thiết cho đường hàn mép: Tóm lại chiều dài đường hàn sống lhs=10cm,lhm=6cm. Còn đường hàn liên kết thanh bụng ngang L40x5 do phải chịu lực khá bé cho nên ta chọn đường hàn theo cấu tạo: hhs=6mm,hhm=4mm. lhs=lhm=5cm. IV,Thiết kế các chi tiết cột: 1,Nối hai phần cột trên và dưới: a,Chọn phương án nối : Mối nối khuếch đại cao hơn mặt trên vai cột 500mm.Mối nối cánh ngoài và cánh trong và bụng được tiến hành trên cùng một tiết diện. Mối nối cánh ngoài dùng phương án đường hàn đối đầu, mối nối cánh trong dùng phương án đường hàn đối đầu với bản K. b,Nội lực tính toán được chọn từ bảng tổ hợp nội lực cho tiết diện Ct: M-max=-1510000 daNcm. Nt/ư=63600 daN đN2=63600 daN. Nhận xét: Tại tiết diện Ct chỉ tồn tại mômen mang dấu âm nên ta chưa thể kết luận được là tại nhánh ngoài thì chịu kéo hay là chịu nén nguy hiểm hơn. Trong trường hợp chịu nén: c,Tính toán: *,Mối nối cánh ngoài: Dùng đường hàn đối đầu có gia công mép dạng chữ K hay chữ V, chiều dài đường hàn bằng bề rộng cánh cột trên,lh=22cm. Chiều cao đường hàn: hh=20mm (hmax=1,2.20=24mm). Kiểm tra: *,Mối nối cánh trong: Chọn bản nối K có chiều dài và chiều rộng bằng bản cánh trong cột trên, tức là có tiết diện: 220x10mm.Dùng đường hàn đối đầu vẫn có gia công mép, chiều dài lh=22cm. Chiều cao đường hàn: hh=20mm (hmax=1,2.20=24mm). Kiểm tra: *,Mối nối bụng cột tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối.Vì lực cắt cột trên là khá bé nên đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt chiều dài và chiều cao đường hàn bằng chiều dày bản thép. 2,Tính toán dầm vai: Dựa theo sự làm việc của dầm vai ,nên dầm vai được tính toán như một dầm đơn giản có nhịp =1000cm, kê lên hai gối tựa là nhánh trong và nhánh ngoài cột dưới.Dầm chịu uốn bởi lực tập trung Strong=57834 daN. Phản lực gối tựa: RA=Strong.1/2=28917 daN. RB=Strong.1/2=28917daN. Mômen lớn nhất là mômen Tại vị trí đặt lực tập trung Strong: Mdvmax=Str.l/4=1445850 daNcm. Chọn chiều dày bản đậy mút nhánh cầu trục của cột dbđ=20mm;bề rộng sườn gối dầm cầu chạy bS=300mm. Chiều dày bản bụng dầm vai được xác định từ điều kiện ép mặt cục bộ của lực tập trung (Dmax+GDCT)=117550 daN. Chiều dài truyền lực ép cục bộ đến bụng dầm vai: z=bS+2.dbđ=30+2.2=34 cm. Chiều dày cần thiết của bản bụng dầm vai : Vậy chọn ddv=14 mm. Bụng nhánh cầu trục của cột dưới xẽ rãnh cho bản bụng dầm vai luồn qua.Hai bản bụng này liên kết với nhau bằng 4 đường hàn góc . Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 4 đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bản bụng nhánh cầu trục.Giả thiết chiều cao đường hàn góc là : hh=7mm(<1,2dmin=1,2.6=7,2mm). Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 4 đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bản K.Giả thiết chiều cao đường hàn góc là :hh=7mm. Cả 4 đường hàn này chia nhau chịu lực Strong. Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 2 đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với nhánh mái.Giả thiết chiều cao đường hàn góc là :hh=7mm. Cả 2 đường hàn này chia nhau chịu lực RA. Theo yêu cầu về cấu tạo: hdv³0,5.bd=0,5.1000=50cm. Tóm lại chọn: Chiều cao dầm vai:60cm. Chiều dày bản cánh dưới dầm vai:10mm. Chiều cao bản bụng dầm vai:60-(2+1)=57 cm. 3,Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai: Dầm vai có tiết diện chữ I không đối xứng .Cánh dưới dầm vai thường là một bản thép nằm ngang nối bản bụng của hai của hai nhánh cột dưới . Cánh trên của dầm vai là hai bản thép (bản đậy nhánh cầu trục và bản sườn lót ) thường là có chiều dày khác nhau. Để kiểm tra về uốn của dầm vai đủ chịu M dvmax,cần phải tính mômen chống uốn của hai tiết diện hai bên điểm đặt lực của Strong và phải tìm vị trí của trục trọng tâm x-x.Khi điều kiện này được thoã mãn, cần phải tính liên kết giữa cánh và bản bụng tiết diện chữ I không đối xứng .Cách tính này quá phức tạp trong đồ án này nên ta chọn một phương án đơn giản hơn và hoàn toàn thiên về an toàn .Đó là quan niệm rằng chỉ có riêng bản bụng dầm vai chịu hoàn toàn mômen uốn này .Tính mômen chống uốn của bản bụng : Còn đường hàn liên kết bản bụng dầm vai và bản cánh trên và bản cánh dưới chịu lực cắt Qdv khá bé được hàn theo cấu tạo và chọn hh=7mm. 4,Thiết kế chân cột: a,Cấu tạo: Chân cột được liên kết ngàm vào móng. Cấu tạo chân cột riêng rẽ cho từng chân cột. b,Nội lực tính toán: Cho chân cột nhánh cầu trục: M=3591000daNcm. N=177400 daN.đN1nh=88245 daN. Cho chân cột nhánh mái: M=16532000 daNcm. N=177400 daN.đN 2nh=262890 daN. c,Tính toán: Bê tông móng #200 có Rn=90(daN/cm2). Giả thiết: Sơ bộ chọn : Chiều dày của dầm đế :ddd=15 mm. Chọn bề rộng bản đế theo yêu cầu về cấu tạo: B=bc+2.ddd+2.C=60+2.1,5+2.3,6=70,2 cm. Diện tích bản đế của nhánh xác định theo công thức : Abđ=N/Rncb Vậy diện tích yêu cầu của bản đế nhánh mái là: Vậy diện tích yêu cầu của bản đế nhánh cầu trục là: Suy ra : Chiều dài của từng bản đế : Chọn Lbd1=20cm,Lbd2=40cm. Vậy ứng suất thực ngay dưới chân bản đế: Ta cấu tạo chân cột như hình vẽ : Đối với nhánh mái ,ô có mômen gây nguy hiểm nhất : Đối với nhánh cầu trục,ô có mômen nguy hiểm nhất: Vậy chiều dày cần thiết cho mổi bản đáy: Chọn chung chiều dày bản đế cho cả hai nhánh:dbđ=3cm. d,Tính các bộ phận của chân cột: -,Nhánh mái: *,Dầm đế: Toàn bộ lực Nnh truyền từ nhánh cột xuống bản đế thông qua hai dầm đế và đôi sườn hàn vào bụng của nhánh .Vì vậy dầm đế chịu tác dụng của phần phản lực snh thuộc diện truyền tải của nó. Tải trọng phân bố đều lên dầm đế ở nhánh mái: q2dd=snh2.Bchịu tải=93,62.(5+30/2)=1872(daN/cm). Tổng phản lực truyền lên mổi dầm đế: N2dd=q2dd.l=1872.70=131068(daN). Lực này phân ra cho hai đường hàn sống và mép của thép góc tiết diện nhánh mái với dầm đế chịu: Trong đó: bg=22cm là bề rộng cánh thép góc , ag=4-1=3cm là khoảng cách từ trục trọng tâm nhánh mái tới đường hàn sống thép góc. Chọn hhs=16mm,hhm=10mm ta tính các chiều dài đường hàn cần thiết : Chọn kích thước dầm đế:550x14mm. Xem dầm đế là một đầm đơn giản có mút thừa có hai gối tựa là hai đường hàn mép và hàn sống đã tính ở trên, ta kiểm tra dầm đế chịu mômen uốn. Sườn công xôn A Với sự phân bố nhịp như trên hình vẽ ta chỉ cần kiểm tra với mômen uốn lớn nhất do đầu công sôn gây ra : Muốn=1/2.q2dd.lA=1/2.2246.332=1222947 (daNcm). q2dd= 26.93,62=2435(daNcm). Chọn chiều dày sườn dA= 1,6 cm Chiều cao của sườn tính theo hA ===46,73cm Chọn hA= 50 cm Kiểm tra hai đường hàn góc liên két sườn A với bụng cột Chon chiều cao đường hàn hh = 18 mm,hàn suốt Wgh=(2bhhhlh2)/6=2.0,7.1,8.492/6=1000cm2 Agh=2bhhhlh = 2.0,7.1,8.49 = 123cm2 ứng suất gây ra do mô men uốn nói ở trên: *,Tính sườn: Tải trọng phân bố đều lên sườn ở nhánh mái: q2s=snh2.Bchịu tải=93,62.24=2246(daN/cm). Kiểm tra cho tiết diện nguy hiểm: M=1/2.q2s.242=1/2.2246.242=646848(daNcm). Q=1/2.q2s.24=1/2.2246.24=26952(daN). Chọn sườn đế dày 10mm, hàn suốt chiều cao sườn với chiều cao đường hàn là 10mm. Kiểm tra theo điều kiện uốn của sườn đế: Kiểm tra đường hàn: Đây là đường hàn chịu mômen và lực cắt: *,Tính chiều cao các đường hàn ngang: Sườn đế và dầm đế đều liên kết với bản đế bằng hai đường hàn ngang suốt chiều dài ở hai bên sườn.Chiều cao đường hàn cần thiết cho mỗi liên kết cụ thể là: Liên kết giữa dầm và bản đế: Liên kết giữa sườn và bản đế: Chọn thống nhất tất cả các đường hàn ngang là 10mm. -Nhánh cầu trục: Làm tương tự như nhánh mái:chọn thống nhất hh =12mm cho mọi đường hàn ngang.Các bộ phaanj chi tiết ,liên kết ở chân cột của nhánh cầu trục cũng tính toán tương tự như ở nhánh mái. -Tính bu lông neo: Nhằm mục đích là kiểm tra kéo nên ta chọn lại THNL phù hợp với tiêu chí này.Đối với nhánh mái ta chọn tổ hợp ((1)x0,9/1,1+(7)): Đối với nhánh cầu trục ta chọn tổ hợp((1).0,9/1,1+(8)). Trong đó MT,NT:nội lực ở tiết diện chân cột do tĩnh tải gây ra. MG:nội lực ở tiết diện chân cột do hoạt tải gió gây ra. nT=1,1 hệ số vượt tải trung bình của tải trọng tĩnh. nb=0,9 hệ số của tải trọng tĩnh khi tính bu lông neo. Vậy lực kéo trong bu lông ở nhánh mái là âm Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo ở nhánh mái : Aycth neo lấy theo cấu tạo Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo ở nhánh cầu trục: Aycth neo=SNbu lông 1/Rneo=100086/1400=71,5 (cm2). Chọn bu lông neo ở nhánh mái: 2 bu lông f24 có tiết diện thu hẹp là 3,24.2=6,48cm2. Bu lông neo ở nhánh cầu trục: 2 bu lông f80 có tiết diện thu hẹp là 41,4.2=82,8cm2. f,Thiết kế dàn vì kèo: I,Sơ đồ dàn vì kèo: II,Tải trọng tác dụng dàn lên dàn vì kèo: 1,Tải trọng thường xuyên: Bao gồm trọng lượng các lớp mái và trọng lượng các kết cấu mái phân bố đều trên mặt bằng nhà.Ta qui tải trọng phân bố về thành lực tập trung tại các nút dàn vì kèo: gm=461,805 daN . gd=19,008 daN . gct=16,5 daN. Xét dàn vì kèo không có hệ bụng phân nhỏ.Tải trọng tập trung tại các nút dàn vì kèo: Với nút đầu dàn: G1=0,5.d.B.(gd+gm)=0,5.2,6.6.(19,008+461,805)=3750,341 daN. Với nút thứ hai: G2=G1+0,5.d.B.(gd+gm)=3750,341+0,5.3.6.(19,008+461,805)=8077,658 daN. Với nút thứ ba G3=d.B.(gd+gm)=3.6.(461,8+19)=8654,4 Với nút tại chân cửa trời: G4=0,5d.B.gct+ Gct+G2=0,5.3.6.16,5+1514,7+8077,658 =9741 daN Nút còn lại: G5=d.B.(gd+gm+gct)= =3.6.(19,008+461,805+16,5)=8951,634 daN. 2,Hoạt tải mái: Nút đầu dàn: P1=0,5.d.B.p=0,5.2,6.630=819 daN. Nút thứ hai: P2=0,5.d.B.p=0,5.(3+2,6).630=1764 daN. Nút còn lại: P2=0,5.d.B.p=0,5.(3+3).630=1890 daN. 3,Mô men đầu dàn: Từ bảng nội lực ta chọn ra cặp mômen gây nguy hiểm : M -min=-6433000 daNcm. Mtư=-3783000daNcm. Nhận xét: Tại tiết diện B không tồn Tại cặp mômen M+max, Mtư cho nên ta chỉ tính với cặp M- min,Mtư. 4,Tải trọng gió: Ta có: W0=95 daN/cm2 . Ta chọn hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại cao trình đỉnh mái: h=23 mđk=1,42. Hệ số khí động học của hai mái được tra bảng: Vậy tải trọng gió qui về tải trọng tập trung thẳng đứng tại các nút của dàn không phân nhỏ: *,Phía đón gió: Nút đầu dàn: W1=0,5.d.B.n.W0.k.C1=0,5.2,6.6.1,3.95.1,42.0,4626=633 daN. Nút thứ hai: W2= d.B.n.W0.k.C1=3.95.1,3.1,42.0,4626.6=1460 daN. Nút thứ ba: W3= 0,5.d.B.n.W0.k.C2=0,5.3.6.1,3.95.1,42.0,4=632 daN. W4 = d.B.n.W0.k.C2 = 3.6.1,2.95.1,42.0,4=1263daN *,Hoàn toàn tương tự cho phía hút gió. Nhận xét:Như vậy tại mỗi nút dàn đều có hai tấm panel 1,5x6m .ở đây lực gió không lớn hơn trọng lượng bản thân của hai tấm panel này (2.1,5.6.165=2970 daN),nên suy ra trong mọi trường hợp không thể xảy ra trường hợp gió bốc mái được.Vậy trong tính toán ta không xét tới yếu tố của lực gió. III,Xác định nội lực tính toán của hệ giàn: Phương pháp giải dùng biểu đồ Crômêna: Xét các trường hợp tải trọng : a,Tĩnh tải chất lên toàn bộ dàn: b,Hoạt tải chất lên toàn bộ dàn,lên nửa trái dàn và lên nửa phải dàn: c,Mômen đầu dàn: M –minđặt bên đầu dàn bên trái ,M –minđặt bên đầu dàn bên phải. IV,Tổ hợp nội lực dàn: V,Xác định tiết diện các thanh dàn: 1.Chiều dài tính toán thanh dàn như hình vẽ: -Các thanh thuộc dàn phân nhỏ: P1= lx=l=1,775m ; N1= lx=l=1,1m ; P2= lx=l=2,157m ; N2= lx=0,8.l=1,12m ; P3= lx=l=1,95m ; N1= lx=l=1,4m ; *Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn (ly) -Thanh đứng: Đ1 : ly = l= 2,2 m Đ1 : ly = l= 2,8 m Đ1 : ly = l= 3,4 m Thanh cánh trên: +T1 = T1’+T1’’ chọn T1’ có tiết diện không đổi lyT1’ = lyT1’’= 1,507 m ; + T2 = T2’+T2’’: lyT2’ = lyT2’’= 1,507 m + T3 = T3’+T3’’: lyT3’ = lyT3’’= 1,507 m +T4 có lx =ly= 301,5cm + T5 có lx =ly= 301,5cm Thanh cánh dưới: +D1: ly = 6m +D1: ly = 6m +D1: ly = 6m Thanh cánh xiên:X1 và X’1 không thay đổi tiết diện a1 =a1/a2 =1 ;b=NX1’/NX1 = Tra bảng 4.3: m12=2; m11=146 m1 = Thanh cánh xiên chứa X2 và X’2 chịu kéo: Thanh xiên chứa X3 và X’3 chịu nén a1 =a1/a2 =1 ;b=NX3/NX3’ = 1 Tra bảng 4.3: m12=2; m11=2 Thanh X4: ly=4,31 m ; Thanh X5: ly=4,76 m; -Các thanh thuộc dàn phân nhỏ lấy ly=lx; 2.Tính các thanh dàn: *Thanh cánh trên T1 =T1’+T1’’ Chọn nội lực tính toán, là lực nén lớn nhất trong thanh cánh trênT1: N=-6726,28 daN. Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=100 suy ra j=0,599. Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Chọn tiết diện 2L56x36x4 có các thông số: A= 7,16 cm2. rx=1,68 cm rY=1,78 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra đối với thanh T1: Thanh cánh trên T2 ;T3’ N=-116003,3 daN; lx= 1,507 m; ly = 1,507 m; Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=60 suy ra j=0,827. Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Chọn tiết diện 2L180x110x12 có các thông số: A= 67,4 cm2. rx=4,33 cm rY=5,77 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra đối với thanh T2,T3: Chọn như vậy là hợp lý. Thanh cánh trên T4,T5 ; N=-139065daN; lx= 3,015 m; ly = 3,015 m; Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=60 suy ra j=0,827. Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Chọn tiết diện 2L200x125x14 có các thông số: A= 80,07 cm2. rx=4,92 cm rY=6,41 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra đối với thanh T4,T5: Chọn như vậy là hợp lý. 2,Thanh bụng đứng *Thanh đứng đầu dàn Đ1 (chịu nén) lx=ly = 2,2 m N= -12572,4 daN Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=60 suy ra j=0,827. Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Chọn tiết diện 2L75x50x5 có các thông số: A= 12,22 cm2. rx=2,2 cm rY=2,39 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra đối với thanh Đ1: Chọn như vậy là thoả mãn *Thanh đứng Đ2 (chịu nén) N=-25145 daN; lx= 2,24 m; ly = 2,8 m; {l}=150 Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=100 suy ra j=0,599. Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Chọn tiết diện 2L75x75x8 có các thông số: A= 23,0 cm2. rx=3,5 cm rY=2,14 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra đối với thanh Đ2: lx và ly chênh lệch nhau nhiều nên không thoả mãn bố trí lại thanh dàn Với cáh bố trí này: rx = 2,14 ,ry = 3,5 Tra bảng ta được jmin = 0,570 *Thanh đứng Đ3 (chịu kéo) N=-2997,4 daN; lx= 2,72 m; ly = 3,4 m; {l}=150 Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=120 suy ra j=0,479. Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Chọn tiết diện 2L63x8 có các thông số: A= 2.4,96=9,92 cm2. rx=1,95 cm rY=2,93 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra: Chọn lại vì không kinh tế Vì nội lực trong thanh nhỏ nên tiết diện chỉ dùng 1 thép hình đều cạnh Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=120 suy ra j=0,479;g=0,75 Chọn L75X5 có rx=ry= 2,31 ;A=7,39 cm2 Vậy :lmax=340/2,31 = 147,186,tra bảng jmin =0,341 *Thanh đứng N1 (chịu nén) N=-12572,5 daN; lx= 1,1 m; ly = 1,1 m; {l}=150 Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=100 suy ra j=0,599. Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Chọn tiết diện 2L56x56x5 có các thông số: A= 2.4,11=8,22 cm2. rx=1,68 cm rY=1,78 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra : Như vậy chọn tiết diện là hợp lý *Thanh đứng N2 (chịu nén) N=-12572,5 daN; lx= 1,12 m; ly = 1,4 m; {l}=150 Lấy tiết diện giống như N1 Kiểm tra: c>Các thanh bụng xiên *Thanh xiên đầu dàn chứa X1 và X1’ Không thay đổi tiết diện: - NX1=-91408,3 daN; lxX1= 1,95 m; lyX1 = 3,9 m; - NX1’=-91408,3 daN; lxX1’= 1,95 m; lyX1’ = 3,9 m; Có độ mảnh giới hạn :[l]=120 Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=80 suy ra j=0,734. Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Chọn tiết diện chữ T ghép từ 2 thép góc không đều cạnh 2L160x90x12 có các thông số: A= 60 cm2. rx=5,11 cm rY=7,74 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra : *Thanh xiên chứa X2 và X2’ (chịu kéo) Không thay đổi tiết diện: - NX2=60001,3 daN; lxX2= 1,95 m; lyX2 = 1,95 m; - NX2’=54303 daN; lxX2’= 1,95 m; lyX2’ = 1,95 m; Có độ mảnh giới hạn :[l]=400 Bán kính yêu cầu: Chọn tiết diện chữ T ghép từ 2 thép góc không đều cạnh 2L100x63x10 có các thông số: A= 15,5.2=31 cm2. rx=3,15 cm rY=2,71 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra : Thanh xiên chứa X3 và X3’ (chịu nén) Không thay đổi tiết diện: - NX3=-31037 daN; lxX3= 2,157m; lyX3 = 4,315 m; - NX3’=-31037 daN; lxX3’= 2,157 m; lyX3’ = 4.315 m; Có độ mảnh giới hạn :[l]=150 Giả thiết độ mảnh của thanh dàn lgt=70 suy ra j=0,782. Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Chọn tiết diện chữ T ghép từ 2 thép góc không đều cạnh 2L110x70x8 có các thông số: A= 27,8 cm2. rx=1,98 cm rY=4,41 cm Ghép cạnh dài với nhau khoảng hở 1 cm Kiểm tra : *Thanh xiên X4 Thanh chịu kéo, [l]=400 N=7684daN;g=1;R=2150 daN/cm2 ;lx=4,31 m ;ly=4,31 m Chọn nội lực tính toán là lực dọc lớn nhất trong thanh: N=7684 daN. Các thông số cần thiết để chọn tiết diện: Dự kiến dùng 1 thanh thép góc nên :g=0,75 Chọn tiết diện là một thép góc đều cạnh L63x7 mm có các thông số: A=4,96 cm2. rx=1,95 cm . rY=1,95 cm . Kiểm tra đối với thanh X4 có N=7684,3 daN; lX=lY=4,31 cm. Kết luận: Chọn tiết diện thanh cánh xiên L63x7 mm. *Thanh cánh xiên X5 (chịu kéo) N=10740 daN; lx =ly =4,76 m Chọn nội lực tính

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDo an Thep.doc
  • dwgCHITIET.DWG