đồ án kết cấu thép nhà công nghiệp

trong đồ án này có đầy đủ các phần tính toán cho một đồ án kết cấu thép nhà công nghiệp .đồ án này có đầy đủ bản vẽ và thuyết minh rất cần thiết cho ae năm 3,4 đang theo học nghành xd.bao gồm tính toán tải trọng tác dụng,tính toán cột,tính toán dàn vì kèo.

THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP

Thiết kế khung ngang nhà xưởng một tầng, một nhịp có hai cầu trục sứcnâng 100T, chế độ làm việc trung bình, nhịp cầu trục 21m, chiều dài nhà 153

m ; bước cột B = 9m, cao trình đỉnh ray 14m, mái lợp Panel Bêtông cốtthép; vật liệu làm kết cấu chịu lực thép CCT34 ; móng Bêtông mac 200

I.CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU:

1 Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp (H1)

Khung ngang gồm cột và rường ngang Liên kết cột với rường ngang là

liên kết ngàm cứng Cột bậc thang, phần trên đặc, phần dưới rỗng Dàn hìnhthang hai mái dốc với mái lợp bằng Bêtông cốt thép Độ dốc 1/9

2 Kích thước chính của khung ngang:

2.1 Kích thước cột:

Cầu trục sức nâng Q = 100T ( lấy theo bảngVI.2 ):

Chiều cao Hk của Gabarit cầu trục: Hc = 3700m

Chiều cao H2 từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh dưới rường ngang:

H2 = Hc + 100 + f = 3700 + 100 + 400 = 4200 mm

Trong đó:

Hc : Chiều cao Gabarit cầu trục

100 : Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu

f :Độ võng của kết cấu dàn lấy theo bảng

Chiều cao từ mặt nền đến cao trình cánh dưới rường ngang : H

H = H1 + H2 =14000 + 4200 =18200 mm

Chiều cao phần cột trên:

Htr = H2 + Hdc + Hr = 4200 + 1000 + 200 = 5400 mm

Trong đó:

Hdc : Chiều cao dầm cầu chạy, lấy theo cấu tạo từ (1/8 đến 1/10)B

Hr : chiều cao ray , lấy theo kinh nghiệm Hr =200 mm

Chiều cao phần cột dưới:

Hd = H - Htr + H3 = 18200 – 5400 + 700 = 13500 mm

Trong đó :H3 là độ sâu chôn móng, lấy theo cấu tạo H3 = 700 mm

Bề rộng cột trên :

htr = )H tr

12

1 10

1 (  Chọn htr =750 mm với Htr = 5400 mm

Khoảng cách từ trục đường ray đến trục định vị:

  B1 + (htr - a) + D = 400 + (750 – 500) + 75 = 725 mm

Chọn  = 1000 mm

Trong đó:

B1 – Khoảng cách từ tâm ray đến mép cầu trục Tra bảng có B1 = 400mm

a - Khoảng cách từ mép cột đến trục định vị Lấy a=500 với nhà có Q >75

D –Khoảng hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong cột, lấy D= 75 mm

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT

L= Lct + 2 = 19000 + 21000 = 21000 mm

2.2 Kích thước dàn

Chiều cao đầu dàn 2200 mm, độ dốc i =1/9 , chiều cao giữa dàn 3400 mm

H-1

II TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG

1.Tải trọng tác dụng lên dàn

1.1Tải trọng thường xuyên:

a-Tải trọng các lớp mái tính toán theo cấu tạo của mái lập theo bảng sau:

Cấu tạo của lớp mái

Tải trọngtiêuchuẩndaN/m2

Hệ sốvượttải

Tải trọngtính toándaN/m2

- Tấm Panel : 150daN/m2 mái

- Lớp ximăng lót 1.5cm cĩ trọng lượng riêng

1800daN/m2

- Lớp bêtông chống thấm dày 10cm cĩ trọng

lượng riêng 2500daN/m2

- Lớp gạch lá nem 1cm cĩ trọng lượng riêng

200daN/m2

-Lớp cách nhiệt 50daN/m2 mái

150272502050

1.11.21.21.11.2

1653430022

n = 1.1 – Hệ số vượt tải

1.2 Hệ số kể đến trọng lượng các thanh dàn

d – Hệ số trọng lượng dàn lấy bằng 0.6 đến 0.9 đối với nhịp từ 24 đến

30 m Ở đây lấy d=0.6

Vậy tải trọng tổng cộng phân bố đều trên rường ngang là:

q = (gm + gd).B = (0,5845+0,01663)9 = 5,41 T/m

1.2Tải trọng tạm thời

Theo TCVN 2737-90, tải trọng tạm thời trên mái là:

ptc = 75 daN/m2 mặt bằng với hệ số vượt tải np = 1.4 Tải trọng tính toán phân bố đều trên rường ngang

A’ =P2.L 0,945221

= 9.92 T

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT

MAI

b) Do trọng lượng dầm cầu trục

Trong lượng dầm cầu trục tính sơ bộ theo công thức

Gct =n.ct.l2

ct [daN]

Trong đó: lct –Nhịp dầm cầu trục , lct =19 m

cr- Hệ số trọng lượng dầm cầu tục bằng 35-47 với Q>75T Chọn ct = 40 với Q=100 T

Gct = 1.2 40 92 = 3888 daN = 3.88 T

Gct đặt ở vai dầm cầu trục là tải trọng tĩnh

c) Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục

Tải trọng áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thôngqua dầm cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phảnlực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của hai câu trục sát nhau ở vào vị trí

bất lợi nhất (H3) Cầu trục 100 T có áp lực tiểu chuẩn thẳng đứng lớn nhất

của 1 bánh xe là:

Ptc

1max = 41 T; Ptc

2max = 42 T; trọng lượng cầu trục G = 115 T; trọng lượng

xe con Gxc = 43 T; bề rộng cầu trục Bct =8800 mm; khoảng cách giữa cácbánh xe 840 + 4560 + 840 ; số bánh xe ở mỗi bên no = 4

Aùp lực nhỏ nhất của bánh xe

Ptc

4

115 100

max

1tc

o

P n

G Q

max 2

tc o

P n

G Q

11.75 T Đặt các bánh xe lên đường ảnh hưởng, với n = 1.2 là hệ số vượt tải và hệsố tổ hợp nc = 0.85( xét xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của nhiềucầu trục)

Dmax =n.nc.( Ptc

1maxy1 + Ptc

2maxy2 ) = =1.20.85[410.843+42(0.906+1+0.705+0.62)]=

= 174.18 T Tương tự Dmin =n.nc.( Ptc

Khi xe con hãm phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phươngchuyển động Lực hãm xe con, qua các bánh xe cầu trục truyền lên dầmhãm vào trục

Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe :

Ttc

4

) 43 100 ( 05 0 ) (

05 0

o

xc n

G Q

1,787T Trong đó: Gxc = 43 – Trọng lượng xe con

no = 4 –Số bánh xe ở 1 bên cầu trục Lực hãm ngang Ttc

1 truyền lên cột thành lực T đặt tại cao trình dầm hãm;giá trị T cũng xác định bằng đường ảnh hưởng như xác định Dmax và Dmin

T=nc.n.Ttc

1.yi=1.20.851.787(0.306+0,4+0.86+1+0.705+0.62+0,104+0,01) = 7,44 T

3.Tải trọng gió tác dụng lên khung

Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737-90 Nhà công nghiệp một tầng 1nhịp chiều cao nhỏ hơn 36 m nên chỉ tính thành phần tĩnh của gió Aùp lựctiêu chuẩn ở độ cao 10 m trở xuống thuộc khu vực IIb (có kể đến ảnh hưởngcủa gió bảo) qtc = 80 daN/m2

H-3

Tải trọng phân bố đều tác dụng lên cột

Phía đón gió: q = n.qo.k.c.B (daN /m)

Phía trái gió: q’= n.qo.k.c’.B (daN /m)

Trong đó: n = 1.3 – Hệ số vượt tải

B =9 m – Bước cột

c- Hệ số khí động lấy theo bảng (Phụ lục V) ghi trên (H.4)

k – Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao lấy(Phụ lục V) cho địa hình loại B k =1.16

Giá trị tải trọng gió phân bố đều lên cột ( với hệ số quy đổi ra phân bố đều

 =1.1 ) là:

q = 1.3 80 1.16 0.8 9 1.1 = 955,46 daN /m =0.955 T/m

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT

MAI

q’ = 1.3 80 1.16 0.6 9 1.1 = 716,6 daN /m =0.716 T/m Tải trọng gió trong phạm vi mái từ đỉnh cột đến nốc mái đưa về lực tậptrung đặt tại thanh cánh dưới của dàn mái

W = n.qo.k.B.cihi

Trong đó: hi – chiều cao từng đoạn có ghi hệ số khí động ci (H.4a)

k – là trung bình cộng của giá trị ứng với độ cao đáy vì kèo vàgiá trị ở điểm cao nhất của mái

2

165 1 13 1





W = 1.3801.1475 9 [2.20.8 -0.71.2+0,62.2+0,51.2]

= 2840KG =2,84T

III.TÍNH NỘI LỰC KHUNG

1.Sơ bộ chọn tỷ số độ cứng giữa các bộ phận khung

-Mômen quán tính dàn:

R

h M

d

2

.

max

 Trong đó :

Mmax là mômen uốn lớn nhất trong rường ngang, coi như dầm đơngiản chịu toàn bộ tải trọng thăng đứng tính toán

Mmax =

8

21 ) 945 0 41 5 ( 8

hd = 3.4 m Chiều cao giữa dàn( tại tiết diện có Mmax)

 - hệ số kể đến độ dốc cánh trên và sự biến dạng của các thanhbụng: i=1/9,  = 0.7





7 0 2100

2

4 , 3 35030000

d

R k

D

N 

Trong đó : NA : Phản lực của dàn truyền xuống

NA =A+ A’ =56.8 + 9.92 = 66,72 T

Dmax =174.18 T : Aùp lực do cầu trục

k1: hệ số phụ thuộc bước cột Lấy k1 =3 với bước cột 9mR= 2100 KG/cm2 :Cường độ tính toán của thép

3

174180 2

66720

1482428,6 cm4

Mômen bán kính phần cột trên

J2 = 2 2

1 ( )

d

t h

h k J

Trong đó: k2 :Hệ số xét đến liên kết giữa dàn và cột Lấy k2 =1.6 vì dànliên kết cứng với cột

J2 = ) 6.4

5 1

75 0 ( 6 1

1 2

J



 Chón: n=J1/J2 =7

Tyû soâ ñoô cöùng giöõa daøn vaø phaăn coôt döôùi

Caùc tyû soâ chón naøy thoûa mản ñieău kieôn:





1 1 1

1

1

L

H J

J H

J L

6 1

1 1

2.Tính khung vôùi tại tróng phađn boâ deău tređn xaø ngang

Dùng phương pháp chuyển vị với ẩn số là 1 , 2

Và chuyển vị ngang  ở đỉnh cột.Khung đối xứng và tải trọng đối xứng nên =0 , 1=2=

Phương trình chính tắc:

r11 + R1p = 0trong đó: r11: Tổng phản lực momen ở các nút trên

của khung khi góc xoay =1

R1p: Tổng momen phản lực của nút đó do tảitrọng ở ngoài gây ra

Để tìm r11 cần tính M xa &M côt là các momen ở các nútcứng B của xà và khi góc xoay =1 ở hai nút khung Tínhtheo cơ học kết cấu

1

1 0 38 21

4 2

2

EJ J

E L

J E

(H.6)

ĐỒ ÂN KẾT CẤU THĨP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT

MAI

Qui ước dấu: Momen dương khi làm căng thớ bên trong củacột và dàn Phản lực ngang dương khi hướng từ bên trong rangoài

H

EJ K

4

9 18 78

, 5

14 1

48 1 6

H

EJ K

2 2

Góc xoay :  = - r1P / r11 = 198,8/ 0.4217EJ1 = 471,4 / EJ1

Mômen cuối cùng

-Ở đầu xà:

Mì

Bxà = M Bxa  + MB

P =0.38EJ1 471,4 /EJ1 – 198,8= -19,7Tm

-ÔÛ ñaău coôt :

MC = MB + RB  Htr = -19.7+ 2.03 5.4 =-8,74 Tm Mođmen ôû chađn coôt:

MA = MB + RB  H = -19.7+ 2,3 18.9 = 18,67 Tm Bieơu ñoă mođmen cho tređn (H.7-a)

Mođmen leôch tađm ôû vai coôt:

Me = A.e =56.8  0.375 =21,3 Tm Trong ñoù: e=  

Các công thức ở bảng cho

=       .(  21 3 ) 

78 , 5

] 14 1 4 ) 285 0 1 ( 48 1 3 )[

285 0 1 (

A B

9 18

3 21 ( 78

5

)]

285 0 1 ( 71 2 48 1 )[

285 0 1 ( 6

Biểu đồ mômen cho trên (H.7-b)

Cộng biểu đồ (H.7-a) với biểu đồ (H.7-b) được biểu đồ cuối cùng do tải trọng trên mái gây ra, cho trên (H.7-c)

43 11 72

6

-0,35 T

3.Tính khung với tải trọng tạm thời trên mái (Hoạt tải)

Ta có biểu đồ do hoạt tải gây ra bằng cách nhân các trị số của mômen dotải trọng thường xuyên ở biểu đồ trên hình (H.7-c) với trị số

A

L(H.8)

ĐỒ ÂN KẾT CẤU THĨP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT

MAI

MA = 11,43 0.175 = 2 Tm Bieơu ñoă cho tređn hình (H.8)

4.Tính khung vôùi tróng löôïng daăm caău trúc:

Tróng löôïng daăm caău trúc: Gdct =3,88T ñaịt tái trúc ñôõ DCT vaø sinh ramođmen leôch tađm

Mdct = Gdct  e =3,88 1.5/2 =2,91 Noôi löïc trong khung tìm ñöôïcbaỉng caùch nhađn bieơu ñoă Me côùi tyû soâ –Mdct/Me

(vì 2 mođmen ngöôïc chieău nhau)

-Mdct /Me =-2,91 / 21,3 =-0,136 Tm Tróng löôïng daăm caău trúc Gdct laø tại tróng thöôøng xuyeđn neđn phại coôngbieơu ñoă mođmen do Gdct vôùi bieơu ñoă hình (H.7-c) ñeơ ñöôïc mođmen do toaøn boôtại tróng thöôøng xuyeđn leđn daøn vaø coôt

MB = -16,68 + 3.02(-0.136) = -17,11Tm

MCt = -14,58 +(-5.84) (-0.136)= -13,78Tm

MCd = 6,72 +15.46(-0.136) = 4,61Tm

MA = 11,43+ (-7.24) (-0.136) = 12,41Tm

5.Tính khung vôùi mođmen caău trúc D max , D min

Mmax , Mmin đồng thời tác dung ở hai cột Xét trường hợp

Mmax ở cột trái , Mmin ở cột phải

Giải khung với sơ đồ chuyển vị với sơ đồ

xà ngang vô cùng cứng.Ẩn số chỉ là chuyển

vị ngang của nút

Phương trình chính tắc

r11.+R1P = 0

r11: phản lực liên kết thêm do =1 gây ra ở nút trên

Qui ước : Dấu của chuyển vị và dấu của phản lực

trong liên kết hướng từ trái sang phải là dương

2

1 2

1 2

78 , 5

48 1 6

6

H

EJ H

EJ H

EJ K

1 3

78 , 5

71 2 12 12

H

EJ H

EJ H

EJ K

Tiết diện tại vai cột

2

1 3

1 2

4.562

.554

.1

H

EJ H

EJ H

EJ H

R M

1 2

54.1

H

EJ H

H

EJ H

EJ H

R M

Biểu đồ vẽ ở hình (H.9)

Phản lực trong liên kết thêm :

3

1 3

1 11

24.1162

.5.2

H

EJ H

EJ R

130,63Tm

Mmin =Dmin  e = 49.83  

2

5 1

37,37Tm Vẽ biểu đồ mômen do Mmax và Mmin trong hệcơ bản Cũng có thể dùng

kết quả tính với Me củatải trọng mái (H.7-b) nhân với tỷ số

-Mmax/Me và -Mmin/Me

63 130

max

e M

37 37

Dấu của RB’ là âm vì nó ngược chiều với RB

Phản lực trong liên kết thêm :

1 11

1

88 12 /

24 11

66 7

EJ

H H

EJ r

Nhân biểu đồ mômen đơn vị với trị số  này rồi cộng với biểu đồ mômen

trong hệ cơ bản do Mmax và Mmin , ta được :

1

EJ

H H

56 1

H EJ

2 1

133 4

H EJ

2 1129 0

H EJ

2 1

56 1

H EJ

2 1129 0

H EJ

2 1

133 4

H EJ

(H.9)

20.53

37.39 93.17

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT

1

EJ

H H

1

EJ

H H

1

EJ

H H

13

52 7 6

.

95

-7,63T Lực dọc: NB = Nct =0

1

EJ

H H

EJ

M B

25,11Tm

1

EJ

H H

1

EJ

H H

1

EJ

H H

2 26 22 65

6,77 T Lực dọc: NB = Nct =0

NCd =NA’ =Dmin =49.83 T

Biểu đồ mômen cho ở hình (H.11)

6.Tính khung với lực hãm T:

Lực hãm T đặt ở cao trình dầm hãm cách vai cột 1 m

Lực T cố thể tác dụng ở cột trái hoặc cột phải, chiều cột hướng vào cộthoặc đi ra khỏi cột Dưới đây giải khung với trường hơp lực T đặt vào cộttrái huớng từ trái sang phải Các trường hợp khác của T có thể suy ra từtrường hợp này

Trình tự tính toán giống như với Mmax , Mmin

Vẽ biểu đồ do  =1 gây ra trong hệ cơ bản và tính được:

3

1 11

24.11

H

EJ

r  Dùng công thức trong phụ lục tính được mômen và phản lực do T gây ratrong hệ cơ bản Lực T đặt cách đỉnh cột 4.4 m

28 0 9 18

4 5 23

0 9

B

M P

2 2

] 14 1 2 48 1 ) 23 0 2 [(

) 23 0 1

] 14 , 1 2 48 1 ) 23 0 28 0 2 [(

) 23 0 28

B

R B (1 ) [3 2 (2 )] ( ) [3 2. (2 )]

2 2

)]

23 0 2 ( 71 2 2 48 1 3 [ ) 23 0 1

)]

23 0 28 0 2 ( 71 2 2 48 1 3 [ ) 23 0 28 0

Biểu đồ mômen cho trên hình (H.12)

Cột bên phải không có nội lực nên mômen và phản lực bằng 0

66 5

EJ

H EJ

H r

1

EJ

H H

EJ

Tm EJ

H H

EJ H

EJ

M H

H R M

C dct

tr B B T

76 11 65 9 5

9 )]

1 4 5 ( 66 5 54

1

2 3

1 2

9 ) 066 0 (

.

1

2 2

1

EJ

H H

EJ M

M

C C

9 ) 08 4 (

1

2 2

1

EJ

H H

EJ M

M

A A

5 13

91 54 02

A’

15.25

9.65T

16.15AC

(H.12)

0,62 11.76

54,91

14.63

0.63

38.76 9.02

(H.13)

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT

1 9 5 ) 54 1

(

EJ

H H

1 9 5 ) 066

1) 9 5 08

63 0 76

.

38

A

Biểu đồ cho trên hình (H.13)

7 Tính nội lực khung với tải trọng gió:

Ở đây tính cới trưòng hợp gió thổi từ trái qua phải Với gió thổi từ phải quatrái chỉ việc thay đổi vị trí cột,

Đã có biểu đồ 

M do  =1 trong hệ cơ bản (H.9) và có :

3

1 11

24.11

H

EJ

r  Bây giờ chỉ trính mômen và phản lực do q và q’ gây ra trong hệ cơ bản

Ở cột trái:

2

9 18 955 0 78

5 12

14 1 8 04 1 48 1 9 12

8 9

qH K

C BF

M P

9 18 955 0 78

5 2

04 1 71 2 3 14 1 48 1 2 2

3

tr tr

B B

P

C

H q H R

q H R

Biểu đồ cho trên hình (H.14)

Phản lực trong liên kết thêm:

R1P = RB’ - RB - W = –5.94–7.93 –2,84

=-16.71 T

Và

1 2

3 1 11

24.11

71.16

EJ

H H

EJ r

1

EJ

H H

H.15

17

37.76

12.7 5

28.3 2

11.8 9

8.9

H.14

EJ

H H

1

EJ

H H

EJ

2

5 , 13 955 0 5

13

174 12 14 2

A

H q H

1

EJ

H H

1

EJ

H H

1

EJ

H H

13

67 , 6 5 164 2

. d

d

C A

A

H q H

M M

Biểu đồ cho trên hình (H.15)

8.Xác định nội lực tính toán

Sau khi đã tính được các nội lực M,Q,N tại các tiết diện với từng loại tảitrọng, ta tiến hành tổ hợp tải trọng một cách bất lợi nhất để xác định các nộilực tính toán và chọn tiết diện khung Các kết quả ddwuwcj ghi vào bảng tổhợp dưới đây:

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI

BAÍNG NÄÜI LÆÛC KHUNG K1 SÄ

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC KHUNG K1 TIẾT

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI

IV TÍNH CỘT:

1.Xác định chiều dài tính toán của cột

Từ bản tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm để tính tiết diện cột là cặp M,N

ở tiêt diện B

5 13 7

1

1

2 2

1

t

d H

H J

J i

i

524 0 0874 4 1

7 5

13

4 5

J H

H C

d t

Trong đó:   

7 65

5 , 222

2.Chọn tiết diện cột trên:

a)Chọn tiết diện:

Cột trên đặc, tiết diện chữ I đối xưng, chiều cao tiết diện htr =750 mm

Độ lệch tâm :

e = M/N = 90,87 /65.2 = 139 cm

Giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng  = 1.4

Diện tích yêu cầu của tiết diện sơ bộ tính theo công thức gần đúng

65200 )

6 , 2 4 1 (

e R

0 71 ( 12

0 2 35 [ 2 12

0 71 4

.

1

] ) 2

( 12

[ 2 12

.

2 3

3

2 3

3

c c b c c b

35 0 2 2 12

12

.

3 3

b b c c y

h b

J

4 239

J

4 239

2100

8 , 63

8 , 63 8 , 29

l

x x x

x



8 1 10 1 2

2100

1 , 57

1 , 57 7 , 7

l

y y y

y



b)Kiểm tra ổn định trong mặt phẳng khung:

Độ lệch tâm tương đối

76 , 23

Hệ số ảnh hưởng tiết diện với 5< m <20 Tra bảngII.4 phụ lục II, ta có

 = 1.4-0.02x = 1.4- 0.022,02 =1,36

Độ lệch tâm quy đổi: m1 =m = 1.36 5,85= 7,9

Từ x và m1 tra bảng II.2 phụ lục II, được 1t = 0.155

Cột không cần kiểm tra bền vì Ath =Ang và m1 <20

Kiểm tra ổn định tổng thể trọng mặt phẳng uốn

65720

1 A

N



 1771 KG/cm2 <R =2100 KG/cm2

c)Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung

Trước hết, tính giá trị mômen ở đầu cột với tiết diện đã có M2 = -200,38 Tm Ứngvới từng trường hợp tải trọng , đã cộng được giá trị tương ứng ở đầu kia là :

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI

Độ lệch tâm tương đối : ' 12765,72,3 10103 2395688.4

Tra bảng II.1 phụ lục II được y =0.834

Điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung:

y=N/(CyAng)=65,72103 /(0.180.834239.4)=1831 < R=2100 daN/cm2

-Kiểm tra ổn định cục bộ:

Với bản cánh cột, theo bảng 3.3 có

76 17 2100

10 2 ) 02 , 2 1 0 36 0 ( )

1 0 36 0





Tiết diện đã chọn có bo/d =(35 –1.4)/(22) = 8,4 < 17,76

Với bản bụng cột, vì khả năng chịu lực của cột được xác định theo diều kiện ổnđịnh tổng thể trong mặt phẳng khung nên tỷ số giới hạn [ho/db] xác định theo bảng3.4

Ứng với m =5,85 >1 và  =2,02 > 0.8, ta có :

35 , 60 2100

10 1 2 ) 02 , 2 5 0 9 0 ( )

5 , 0 9

h





Tiết diện đã chọn có ho/b =71.0/1.4 =50.71 < 60,35

Vậy tiết diện đã chọn như hình (H-17) là thỏa mãn

3.Thiết kế tiết diện cột dưới rỗng

Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta có cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1 (nhánh cầutrục ) là M1, N1; và cho nhánh 2 (nhánh mái) là M2, N2

a)Chọn tiết diện nhánh

Sơ bộ giả thiết chon khoảng cách hai trục nhánh C h =1.5 m Khoảng cách từtrục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh cầu trục (nhánh 1):

01 100 5

1

67 0 98 230

1 2 1

M C

y N

38 , 200 5

1

83 0 5 , 222

2 1 2

M C

y N

0

10 84

1 1

8 0

10 7

2 2

20 2

1

cm A

41 2

J

r y1  y1/ nh1  43898 / 129 , 2  18 4 17

H-Nhánh 2 dùng tiết diện tổ hợp từ một bản thép 41020 và hai thép góc đều cạnh

L20014 (H-18), có A1g =54,6; trọng lượng 1 m dài =42,8 daN; Z10 =5.46cm

Diện tích tiết diện nhánh 2

2 , 191

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI

Khoảng cách các nút giằng a= 145 cm Thanh hội tụ tại trục nhánh

Chiều dài thanh xiên : S a2 C2 145 2 145 , 3 2 205 3cm

Sơ bộ chọn thanh xiên là thép góc L1258 có Atx =19.7 cm2 ; rmin =2.49 cm

Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q = 27.28 T là:

Ntx =Q/2Sin =27.28/(20.708)= 19,2 T

Độ mảnh của thanh xiên: max =S/ rmin =205.3/ 2.49 =82,45

Tra bảng II.1 phụ lục II : min =0.71

Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên:γ=0.75

Kiểm tra điều kiện ổn định:

3

10 2 19

tx A tx

4 , 320 28 8

34 2 2

10 01 100 3 , 145

6 58 10 98 230

5 3

1 2 1

1

C

M C

Kiểm tra ứng suất

10

162 3 1

10 38 , 200 3 , 145

7 86 10 5 , 222

5 3

2 1 2 2

C

M C

y N

Độ mảnh của nhánh y2 =ly2/ry2 =1350/ 15.13 =89,2

x2 =lnh2 / rx2 = 145/5.68 =25,5 Từ max = y2 =89,2 , tra bảng được min =0.674

Kiểm tra ứng suất

10

268 3 2

Theo m =0.73, td =1.29 , tra bảng II.3 phụ lục II, được 1t =0.535

N1 /(1t.A) = 230.98103/ (0.535320.4) = 1344 daN /cm2 < 2100 daN /cm2

Với cặp 2: e2 =200,38/222,5 =0,9 m = 90 cm;

m=e1(A/Jx)y = 90(320.4/1636601)58.6 = 1,02 / 40 , 8 2 1 10 3 / 2 , 1 10 6 1 29

Theo m =1,02 td =1.29 , tra bảng II.3 phụ lục II, được 1t =0.466

N1 /(1t.A) = 222,5103/ (0.466320.4) = 1490 daN /cm2 < 2100 daN /cm2

d)Tính liên kết thanh giằng vào các nhánh cột

Đường hàn liên kết thanh giằng vào nhánh cột chịu lực Ntx = 19.2 T

Với các loại thép có Rbtc < 4300 daN /cm2 , dùng que hàn 42 thí Rgh =1800 cm2;

Chiều dài cần thiết của đường hàn sống lhs và đường hàn mép để liên kết thépgóc thanh bụng xiên vào má cột :

19200 7

0 )

(

7 0

min 

 g

s hs

R h

0

19200 3

0 )

(

3 0

min 

 g

m m

R h

N

Đường hàn thanh bụng ngang L634 vào nhánh cột tính đủ chịu lực cắt Qqư =2,47

T rất bé Vì vậy chọn theo cấu tạo với hs=6 mm ;hm =4 mm; lh = 5 cm

3.2 Thiết kế các chi tiết cột:

1.Nối hai phần cột

Nội lực tính toán mối nối cột M=30.19Tm; Ntư =56.8T và M =-22.37 Tm;

Ntư=65.72 Tm

a)Tính toán , thiết kế mối nối hai phần cột