ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG 1 NHỊP ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

- Kết cấu chịu chịu lực của nhà xởng gồm các khung ngang cơ bản, liên kết với các két cấudọc nh dầm cầu trục, dầm hãm, thanh biên.. Hệ giằng đứng đợc bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, t

+ Loại ray KP80 tra bảng ta có Hr=130mm (theo bảng VI.7).

-Hoạt tải mái pc = 75daN/m2

Que hàn N46 có Rgh=1800daN/cm2 Rgt=1650daN/cm2

I.1./ Xác định sơ đồ khung ngang và các kích th ớc khung ngang:

1

- Kết cấu chịu chịu lực của nhà xởng gồm các khung ngang cơ bản, liên kết với các két cấu

dọc nh dầm cầu trục, dầm hãm, thanh biên

- Thanh ngang gồm có cột và dàn Liên kết dàn và cột là liên kết cứng do độ cứng của khungmột nhịp là nhỏ, liên kết cứng tạo độ ổn định cho khung

- Hệ dàn của khung ngang là dàn hình thang để thực hiện gia công liên kết cứng của dàn vớicột đợc dễ dàng

- Cột của khung ngang là cột giật bậc, tiết diện thay đổi từ dầm vai đỡ dầm cầu trục

a Các kích th ớc chính theo ph ơng đứng khung ngang:

- Chiều cao từ mặt ray đến cánh dới của dàn.

H2 = (Hc+f)+100

Hc: Kích thớc gabarit của cầu trục tính từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con tra phụlục VI.1<138> ta có Hc=3,150m

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

f: khe hở xét đến độ võng của kết cấu lấy 0,4m(theo sách thiết kế KC thép nhà CN )

- Chiều cao đầu dàn:

Với kích thớc là dàn hình thang lấy hđd=2200 (theo sách thiết kế KC thép nhà CN)

- Chiều cao cửa trời:

- Sức nâng cầu trục Q = 50 T và đảm bảo khoảng cách Lk = 22,5m

c Bố trí khung ngang, lựa chọn mặt bằng l ới cột :

- Nhà xởng đợc thiết kế có chiều dài nhà là : 102m do đó khi bố trí mặt bằng lới Cột takhông phải để khe lún nhiệt độ Mặt bằng lới Cột đợc bố trí nh hình vẽ dới

- Bố trí gằng trong mặt phẳng cánh dới :

Giằng trong mặt phẳng cánh dới đợc đặt tại các vị trí có giằng cánh trên nó cùng với

giằng cánh trên tạo nên các khối cứng không gian bất biến hình Hệ giằng cánh dới tại đầu hồinhà làm gối tựa cho cột hồi chịu tỉ trọng gió thổi lên tờng Hồi nên còn gọi là dàn gió Do Xởng

có Cầu trục Q = 50 tấn để tăng độ cứng cho nhà ta bố trí thêm Hệ giằng cánh dời theo phơngdọc nhà Hệ giằng nhà đảm bảo cho sự làm việc cùng nhau của các khung, truyền tải trọng cục

bộ tác dụng lên một khung sang các khung lân cận Mặt bằng bố trí nh hình vẽ dới đây

d Bố trí hệ giằng đứng :

Hệ giằng đứng đặt trong các mặt phẳng thanh đứng , có tác dụng cùng với các giằng

nằm tạo nên các khối cứng bất biến hình, giữ vị trí và cố định cho dàn vì kèo khi lắp dựng Hệ

giằng đứng đợc bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn và cách nhau 12 - 15m

theo phơng ngang nhà, theo phơng dọc nhà chúng đợc đặt tại những gian có giắng cánh trên và

cánh dới Hệ giắng dứng đợc bố trí nh sau :

e Bố trí hệ giằng cột :

Trong mỗi trục dọc một khối nhà khi chiều cao cột lớn hơn 9m thì cần phải có ít

nhất một tấm cứng các cột khác dựa vào tấm cứng bằng các thanh chống dọc Tấm cứng

gồm có hai cột, dầm cầu trục các thanh giằng và các thanh chéo chữ thập Các thanh

giằng bó trí suốt chiều cao của 2 cột đĩa cứng trong phạm vi đầu dàn – chính là hệ

giằng đứng của mái : Lớp trên từ mặt dầm cầu trục đến nút gối tựa dới của dàn kèo Lớp

dới bên dới dầm cầu trục cho đến chân cột Các thanh giằng lớp trên đặt trong mặt phẳng

trục Cột Các thanh giằng lớp dới đặt trong mặt phẳng hai nhánh Tấm cứng đợc đặt vào

khoảng giữa chiều dài của khối nhà để không cản trở khối nhiệt độ Trong các gian đầu

và cuối nhà bố trí giằng cột cho lớp trên, giằng này làm tăng độ cứng dọc nhà, truyền tải

trọng gió từ đầu hồi đến đĩa cứng Việc bố trí giằng cột đợc thể hiện nh sau :

giằng đứng đặt tại thanh

giằng đứng đặt tại thanh

đứng cửa mái

đứng đầu dàn giằng đứng đặt tại thanh

5

18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3

2

1

bố trí hệ giằng cột

+9.400 +13.900 +16.100

6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000

dầm cầu trục

thanh chống

b- Tính toán khung ngang:

II- xác định Tải trọng tác động lên khung ngang, biểu đổ nội lực cho các tr ờng hợp tải, lập bảng tổ hợp nội lực cho các tiết diện đặc tr ng của cột khung:

II.1-Tải trọng tác động lên dàn: ( đ ợc tính ra đơn vị daN/m ) 2

a Tải trọng mái:

N/m2 mặt bằng bằng cách chia cho cos ,  là góc dốc của mái

(daN/m 2 )

Hệ số vợt tải

Tải trọng tính toán (daN/m 2 )

- 2 Lớp vữa lát dày 1,5cm/lớp  = 1800 daN/m3 Dày 3 cm 54 1.3 70,2

Vậy ta lấy gom = 490daN/m2

i=1/10 tg =1/10cos= 0.995Tính trên mặt bằng

gm= gom/cos=490/0.995 = 492,5daN/m2

b Trọng l ợng của dàn và hệ giằng : (Tính theo công thức kinh nghiệm)

gd = 1,1.1,2.d.L(daN/m2)

c Trọng l ợng cửa mái : (lấy theo kinh nghiệm)

gcm=1,1.(12  18) daN/m2 cửa trời

Ta lấy gcm=18 daN/m2 cửa trời

d Trọng l ợng của cửa kính và bậu cửa:

- Trọng lợng cửa kính:

gk=1,1.(35  40) daN/m2 cửa

Ta lấy gk= 40 daN/m2

- Trọng lợng của bậu cửa:

gb=1,1.(100  150) daN/md của bậu cửa (trên + dới)

b Do trọng l ợng của dầm cầu chạy:

Theo công thức kinh nghiệm:

Gdcc=dcc.L2

dcc.1,1Với Q=50T ta chọn dcc =37, Ldcc=6m

 Gdcc= 37.62.1,1= 1465,2daN

c Do trọng l ợng của dầm ray truyền lên cột:

Gray = gray x B = 63,69 x 6 = 0,382 T = 3,82 KN

Cầu trục KP-80, 50 Tấn -> trọng lợng ray : gray = 63,69 (kg/m)

d Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục:

áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột Xác định do 2 cầutrục hoạt đông tại 2 nhịp liên tiếp

Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10ờng ảnh hởng của phản lực tại vai cột

7

Tra bảng VI-1,2 sách thiết kế KC thép nhà CN phụ lục cầu trục ta có :

Pc

max = 46,5tấn = 465KN

Q: trọng lợng vật cẩu=50T theo đầu bài Q =500KN

G: trọng lợng của toàn bộ cần trục GXC = 66,5T

no: số bánh xe 1 bên ray no = 2 bánh

Pc min=(Q+G)/no - P c

e

á p lực ngang của cầu chạy:

Khi cầu trục hoạt động nếu xe con đang chạy, má hãm lại tạo ra lực hãm ngang áp lực ngangtrên 1 bánh xe:

Tc

1= (Q+GXC).0,05/no.Tra bảng cầu trục ta có GXC =38T=380KN

1 = (500 + 180).0,05/2 = 17 KNCác lực ngang Tc

1 truyền lên cột thành lực hãm ngang T Lực T đặt ở cao trình dầm hãm lợidụng đờng ảnh hởng khi xác định lực nén lên vai cột ta có thể xác định đợc lực T nh sau(Tínhtheo phơng ngang):

T= n.nc Tc

1.yi=1,2.0,85.17,05.(1 + 0,125 + 0,76666) = 32,80KNLực này chỉ có thể có một trong 2 cột

II.3/ Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang :

Theo TCVN 2737-95 Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm:

- Gió thổi lên mặt bằng tờng dọc đợc chuyển thành lực phân bố trên cột khung

- Gió trong phạm vi mái từ cánh dới dàn vì kèo trở lên đợc chuyển thành lực tập trung nằmngang đặt ở cao trình cánh dới vì kèo(đầu cột)

Trong phạm vi tờng dọc

Tra bảng tải trọng gió ta có qo= 95daN/m2

Phía đón gió : qd=n.qo.k.c.B (daN/m)

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

II.4.Tổ hợp nội lực:

Ta tiến hành tổ hợp nội lực để tìm ra từng trờng hợp tải trọng bất lợi nhất để thiết kế khung

Do nhà có tờng tự mang nên lực dọc ở cột chỉ có V, V’;ở cột dới có thêm Dmax;Gdcc(bỏ qua

trọng lợng bản thân của cột, sau n y khi chọn tính cột sẽ tính trọng lày khi chọn tính cột sẽ tính trọng l ợng bản thân cột ) Các kếtquả giải đợc ta đa vào bảng tổ hợp

Với mỗi cột ta xét 4 tiết diện nguy hiểm nhất và tại mỗi tiết diện ghi trị số M,N,Q do mỗiloại tải trọng gây ra Riêng tiết diện A thì xét thêm lực cắt Q Các trị số trong bảng nội lực đ ợcghi làm 2 dòng ; Dòng trên ghi trị số đúng dùng cho tổ hơp cơ bản I(hệ số tổ hợp bằng 1) Dòngdới ghi trị số nhân 0,9 dùng cho tổ hợp cơ bản II

THCBI = Tải trọng thờng xuyên + 1tải trọng tạm thời

THCBII = Tải trọng thờng xuyên + 0,9xtải trọng tạm thời

Ta cần tìm tại mỗi tiết diện:

Nội lực tính toán đợc xác định bởi 3 cặp từ bảng tổ hợp

N = 121.735 daN; M = -61.058daNm

I Xác định chiều dài tính toán:

Với cột của nhà công nghiệp 1 tầng có liên kết ngàm với móng ta có chiều dài tính toántrong mặt phẳng khung đợc xác định:

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng uốn : l2x= 2.Htr

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng uốn : l2y = Htr – Hdcc

11

Giá trị hệ số 1 phụ thuộc vào tỷ số độ cứng đơn vị giữa 2 phần cột

k1=i2/i1=(J2/Ht) (Hd/J1)= (J2/ J1)(Hd/Ht) = (1/9).(9,4/4,5)= 0,26111

Tỷ số lực nén m = Nd/Nt = 128.055/47.305 = 2,707

c1=(Hd/Ht)[(J1/ J2.m)1/2] =(4,5/9,4)(9/2,707)1/2=0,823Dựa vào bảng II.6b phụ lục II sách Thiết kế KC thép nhà CN ta nội suy có 1=1,9625

l2y= 4,5 – 0,7 = 3,8m

II Thiết kế tiết diện cột:

II.1-Xác định lực tính toán của cột:

Vì khi tổ hợp nội lực ta cha kể đến tải trọng bản thân của cột nên ta cần tính thêm tải trọngbản thân của cột khi tính toán cột Ta coi tải trọng bản thân nh lực tập trung đặt tại tâm tiết diệncột ở trên đỉnh cột Ta tính toán theo công thức: Gc=gc.hc

a Cột trên:

gc=[N/KR]. daN/m

K : Hệ số kể đến ảnh hởng của mô men làm tăng tiết diện cột Cột trên chọn k = 0,3; Cột

d-ới chọn k = 0,45

R: Cờng độ tính toán của thép làm cột.Vật liệu thép BCT3K2 có R = 2150daN/cm2

 : Hệ số cấu tạo trọng lợng các chi tiết làm tăng tiết diện cột lấy =1,6;

: Trọng lợng riêng của thép lấy  = 7850daN/m3

N: Lực nén lớn nhất trong mỗi đoạn cột khi cha kể đến trọng lợng bản thân.Với cột trên

Ayc = N.[+(2,22,8)e/h]/R

e = M/Ne = 41.438/47.922 = 0,8647m = 86,5cm

Ta thiết kế cột đặc tiết diện chữ H=1,25, =1;R=21,5kN/cm2=21,5.102 daN/cm2; =1;

Ayc = 47.922[1,25+2,4.86,5/50]/21,5.102 = 123,24cm2

b Hình dạng và cấu tạo tiết diện cột:

- Chiều cao tiết diện cột trên bt=0,5m (cố định theo phần I)

- Chiều dày bản bụng : đợc chọn sơ bộ b= 0,01m = 10mm

- Chiều rộng bản cánh:đợc chọn sơ bộ bc = 0,25m =250mm

- Chiều dày bản cánh:đợc chọn sơ bộ c = 0,016m =16 mm

Ta có diện tích tiết diện:

Bản bụng: 46,8x1 = 46,8 cm2.Bản cánh: 2.(25.1,6) = 80,0 cm2

c Kiểm tra tiết diện đã chọn:

Tiết diện cột phải thoả mãn các điều kiện về bền về ổn định tổng thể và ổn định cục bộ

- Các đặc tr ng về hình học của tiết diện cột:

Diện tích tiết diện:

Jx = 1.46,83/12+2.(28.1,63/12+24,22.1,6.25) = 55.410,2 cm4

Jy = 46,8.13/12+2.(1,6.253/12) = 4.170,56 cm4.Bán kính quán tính:

- Kiểm tra ổn định tổng thể của cột:

- Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10iều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung:

x = N/(lt.Ang)  .R

với m1 = 6,7824; x= 1,6265cm

Tra bảng phụ lục II.2 nội suy ta có lt=0,186

x = 47.922/0,186.126,8 = 2.031,9 daN/cm2 .R=2150daN/cm2.(Tiết diện chọn đảm bảo điều kiện uốn trong mặt phẳng uốn)

- Kiểm tra độ ổn định ngoài mặt phẳng khung:

Tính mô men ở đầu cột đối diện với tiết diện đã có

= 0,65+0,005.m’ = 0,65+0,005.3,01 = 0,6654

y = l2y/ry = 57,98 cm/cm , c = 3,14.(E/R) 0,5 = 99,3

y < c => = 1

( 1<m’<5 ) => C = m’) = 1/(1+0,6654.3,08) = 0,328 Ôn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung:

y=N/(c.y.Ang).R (với y = 66,26 cm ;R=2150daN/cm2)

Tra bảng phụ lục II.1 ta nội suy đợc y= 0,793

y = 47.922/(0,328.0,793.126,8) = 1.453,22 daN/cm2 < 2150daN/cm2

(Tiết diện chọn đảm bảo điều kiện uốn ngoài mặt phẳng uốn)

- Kiểm tra ổn định cục bộ của cột:

- Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng theo điều kiện : hb/b < [ho/b]

(Thoả mãn điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng cột trên)

- Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh : với  = 1,61cm thoả mãn 0,8< <4

Theo bảng 3.3: [bo/c] = (0,36+0,1 ).(E/R)0,5

[bo/c] = (0,36+0,1.1,6265)(2,1.106/2150)0,5 = 16,5276

Ta có : bo/c= (bc- bb)/2c = (25 - 1)/(2.1,6) = 7,5 < [bo/c] =16,5276 (Thoả mãn điều kiện ổn định cục bộ bản cánh)

II.3-Thiết kế cột d ới (ta dùng cột rỗng):

II.3.1- Chọn tiết diện nhánh:

a Xác định giá trị N nhánh mái và nhánh cầu trục:

Ta giả thiết gần đúng khoảng cách giữa 2 trục nhánh c = hd =100cm =1m

Các cặp nội lực: Nhánh mái cột dới : N2tt =130.235daN; M2 = 98.371daNm;

Nhánh cầu trục cột dới : N1tt =123.915daN; M1 = -61.058daNm;

Thay các giá trị vào phơng trình:

Nnh2= N2.y1/c+M2/c =130.835x0,6263/1 + 98.371/1 = 179.937,1 daNGiả thiết độ ổn định =0,8 ta có diện tích yêu cầu cho từng nhánh

Nhánh cầu chạy:

Aycnh1= Nnh1/R = 107.365,2/(0,8.2150.1) = 62,421 cm2.Nhánh mái:

Aycnh2= Nnh2/R = 179.937,1/(0,8.2150.1) = 104,614 cm2

15

Theo yêu cầu độ cứng bề rộng cột: b/Hd = (1/20 – 1/30).

zo=Ai zi /Ai = (48x0,8 + 2x33,4(3,61+1,6))/114,8 = 3,366 cm

Với zi:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của từng tiết diện

với zo:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của toàn tiết diện nhánh mái

Tính khoảng cách giữa 2 trục nhánh:

Tính lại khoảng cách giữa 2 trục nhánh:

Khoảng cách từ trục trọng tâm tiết diện tới trục nhánh cầu chạy và nhánh mái:

- Khoảng cách các nút giằng đợc xác định a = (hd – hdv)/8 = 110 cm thanh giằng hội tụ tại trụcnhánh, phân đều giữa các nút giằng, còn lẻ bao nhiêu thì bố tính vào nút giằng chân cột.

- Chiều dài thanh xiên:

S = (a2+c2)0,5 = (1102+96,633) 0,5= 146,42 cm

- :góc giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên

tg = 96,633/110 = 0.87848  sin = 96,633/146,42 = 0,66  = 41,3 o

b - Kiểm tra thanh bụng xiên - giằng cột:

Nội lực trong thanh xiên do lực cắt thực tế chân cột là: Q = 14431 daN

Chọn thanh xiên là thép L : 80x8 : Atx = 12,8 cm2 , rxmin = 1,57 cm Zo = 2,27 cm

Kiểm tra độ mảnh của thanh bụng xiên

max = s/rmintx = 146,42/1,57 = 92,87 <[] = 150 ( Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10ảm bảo yêu cầu độ mảnh của thanh xiên )

Kiểm tra điều kiện bền cho thanh xiên ( tính trờng hợp thanh nén )

Tra bảng II.1 phụ lục ta có  mintx = 0,598

Kiểm tra :  = Ntx/min.Atx. R

Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên =0,75 kể đến lệch tâm của trục liên kết và trục thanh:

 = 10932/(0,75.0,598.12,8) = 1904,72 daN/cm2 < R=2150 daN/ cm2

(Thanh xiên ổn định)

c - Kiểm tra thanh bụng ngang:

Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10ộ mảnh toàn cột theo trục ảo x-x:

x = lx1/rx = 1880/47.11 = 39,9

với lx1=9,4x2=18,8 m chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột dới đã tính

Với =41,3o nội suy bảng 3.5 đợc k = 30,8125

tđ = (x +k.A/Atx)0,5 =(39,92+30,8125.186,2/8,78)0,5= 43,81 <[] =120với A = Anh1+Anh2 = 114,8 + 71,4 = 186,2 cm2

Theo tđ = 43,81 tra bảng II.1 đợc  = 0,89

Tính Qq = 10,932 10-6(2.330 - E/R)N/

= 10,932.106(2.330 - 2,1.10-6/2,1.103)130.235/0,89 = 2127,6 daN

Ta thấy Qq<< Q vây ta không cần phải tính lại thanh bụng xiên và tđ

- Thanh bụng ngang tính theo Qq = 2127,6 daN vì Qq nhỏ nên ta chọn thanh bụng ngangtheo độ mảnh giới hạn [] = 150

17

Vậy ta chọn thanh bụng ngang là thép góc L70x8, rmin=1,38 cm.

có  = Sbụng/rtxmin= hd/rtxmin=100cm/1,38 = 76,6<[]

d -Kiểm tra tiết diện cột rỗng đã chọn:

- Kiểm tra điều kiện ổn định nhánh cầu trục( nhánh 1) :

Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu chạy

Nnh1= N1.y1/c+M1/c =123.915x37,055/96,634 + 61,058/96,634 = 110.701 daN

Nhánh cầu trục: y1 = ly1/ry1 = 940/13,9287 = 67,486 = 1max

x1= lnh1/rx1= 110/3.001 = 36,656

Từ 1max = 67,486 Tra bảng phụ lục II-1 đợc 1=0,805

Kiểm tra ứng suất nhánh 1( Nhánh cầu trục):

 = Nnh1/1.Anh1 R

 = 110.701/0,805 x 71,4 = 1.926 daN/cm2  R = 2150daN/cm2

(Tiết diện nhánh cầu trục đảm bảo điều kiện ổn định)

- Kiểm tra điều kiện ổn định nhánh mái( nhánh 2) :

Lực nén lớn nhất trong nhánh mái

Nnh2 = N2.y2/c+M2/c = 130.235.59,5788/96,634 + 98.371/96,634 = 182.093 daNNhánh mái: y2 = ly2/ry2 = 940/12,33 = 76,24 = 2max

- Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x:

Cặp nội lực nhánh cầu trục :

- ổn định toàn thân cột đợc kiểm tra theo điều kiện

tđ = tđ (R/E)0,5 = 46,368.(2,15.103/2,1.106) 0,5 = 1,3716 Tra bảng phụ lụcII-3 ta có lt = 0,461

ổn định toàn thân cột đợc kiểm tra theo điều kiện

19

N2/lt.A = 130.235/0,461x170,64=1.716,3daN/cm2  R = 2150daN/cm2

(Tiết diện cột rỗng dới đảm bảo điều kiện ổn định với cặp N2 , M2 )

e - Tính liên kết các thanh giằng vào các nhánh cột:

Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10ờng hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột phải chịu đợc lực

Ntx = 10932 daN

Với thép CT3 dùng que hàn N-46 Rbtc 3.450daN/cm2 ta có:

Rgh=1.800daN/cm2, Rgt=0,45 RbtcdaN/cm2= 0,45x3.450=1.550daN/cm2

hàn tay có h=0,7; t=1;

t.Rgt = 1x1.550 =1.550 daN/cm2

h.Rgh = 0,7x1.880 = 1.260 daN/cm2 = (h Rg)min

Ta có thanh xiên là thép góc L80x8

Chọn chiều cao đờng hàn sống hhs = 8mm, chiều cao đờng hàn mép hhm = 6mm

Vậy ta có chiều dài cần thiết của từng loại đờng hàn để liên kết thép góc thanh bụng xiên vàomá cột là:

lhs = 0,7Ntx/hhs.(.Rgh) min. = 0,7x10932/(0,8x1.260x0,75) = 10,1 cm

lhm = 0,3Ntx/hhm.(.Rgt) min. = 0,3x10932/(0,6x1260x0,75) = 5,6 cm

(với hệ số điều kiện làm việc =0,75)

Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10ờng hàn liên kết thanh bụng chịu lực cắt Qq rất bé do đó ta lấy đờng hàn theo cấu tạo

ra 2 cặp nội lực nguy hiểm nhất cho từng nhánh tơng ứng tại tiết diện Ct

Cặp nội lực: N1tt = 40.985daN; M1tt = 5.483 daNm; (1;3;5;8)

N2tt = 47.305daN; M2tt = -9.697 daNm (1;2;7)Nội lực lớn nhất mà cánh ngoài phải chịu:

Sngoài = N1/2+M1/bt’ = 40.985/2 + 5.483/(0,5 - 0,016) = 31.821 daN (Trong đó: bt’=( bt-c):khoảng cách trục 2 bản cánh cột trên)

- Cánh ngoài cột trên nối với bản phủ nhánh mái bằng đờng hàn đối đầu thẳng góc.Chiều dài đờng hàn bằng chiều rộng cột trên lh = (25 - 2.0,5)cm Chiều cao đờng hàn bằngchiều dày bản cánh h = 1,6cm

Ta có cột trên tiết diện chữ H :

Bản bụng: 46,8.1 = 46,8cm2, bản cánh: 2.(25.1,6) = 80cm2.ứng suất trong đờng hàn đối đầu nối với bản cánh ngoài là:

h = Sngoài/(hlh) = 31.821/1,6.(25 - 2.0,5) = 828,67 daN/cm2 <R = 2100daN/cm2

( Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10ờng hàn đảm bảo điều kiện chịu lực)

Cánh trong cột trên hàn vào bản thép ‘K’ bằng đờng hàn đối đầu, phần trên bản ‘K’ chính làmột phần của nhánh trong cột trên, phần dới bản ‘K’ xẻ rãnh lồng vào bụng của dầm vai và hànvới bụng dầm vai bằng bốn đờng hàn góc.

Chọn bản nối “K” có chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều rộng bản cánh của cột đặc trên.Nội lực lớn nhất trong cánh trong cột trên:

Strong = 47.305/2 + 9.697/(0,5 -0,016) = 43.678,6 daNDùng đờng hàn đối đầu thẳng góc ứng suất trong đờng hàn nối là:

h = Strong/(hlh) = 43.378,6/1,6.(25-2.0,5) = 1.129,6 daN/ cm2 < R=2100daN/cm2

( Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10ờng hàn đảm bảo điều kiện chịu lực)

Cánh trong và cánh ngoài của cột đều thoả mãn điều kiện ổn định

- Tính toán mối nối bụng: mối nối bụng đợc tính chịu lực cắt Vì lực cắt cột trên khá bénên dùng đờng hàn đối đầu theo cấu tạo :hàn suốt, chiều cao đờng hàn bằng chiều dày bảnbụng (h = 10mm)

A=B=Strong/2=43.678,6/2= 21.839,3daN =21,84 T

Mô men lớn nhất tại giữa nhịp:

Mmaxdv = S trong.l/4 = 43.678,6/4 =10.919,65 daN.m

Chọn chiều dày bản đậy mút nhánh cầu trục bđ=20mm;

Chiều rộng sờn đầu dầm bs = 300mm

Chiều dày dầm vai đợc xác định từ điều kiện ép cục bộ của lực tập trung

Dmax+Gdct = 89.722 + 1.465,2 = 91.187,2 daN

Chiều dài truyền lực ép cục bộ : z = bs+2bđ = 30+2.2 = 34cm

- Chiều dày cần thiết bản bụng dầm vai:

dv= (Dmax+Gdct)/z.Repm = 91.187,2/34x3.200 = 0,838cm Lấydv = 10mm ( trùng với độ dày của bản bụng cột trên)

- Bản bụng của nhánh cầu trục của cột dới sẽ đợc xẻ rãnh cho bản bụng của dầm vailuồn qua Hai bản bụng này đợc liên kết với nhau bằng 4 đờng hàn góc

- Chiều cao của bản bụng thoả mãn 4 yêu cầu sau : chịu lực S trong, chịu uốn cục bộ, đủ đểchứa 4 đờng hàn, yêu cầu cấu tạo hdv > 0,5.hd Giả thiết chiều cao đờng hàn góc là hh = 6 mm Chiều dài cần thiết 1 đờng hàn liên kết bụng vai với bụng cầu trục là:

lh1 = [Dmax+Gdct+B]/[4hh.(Rg)min] + 1 = (91.197,2 + 21.840)/4.0,6.0,7.1800 + 1 = 38,38 cm

(Rg)min:lấy giá trị nhỏ hơn 2 giá trị tRgt và hRgh.Lấy(Rg)min = 0,7.1800

21

str=43.678,6 daN

A = B = s/2 A = B = s/2

Mmax = 10.919,6 daN.m

Chiều dài 1 đờng hàn cần thiết liên kết bản K vào bụng dầm vai

lh2 = S trong/[4hh.(Rg)min] + 1 = 43.678,6/4.0,6.0,7.1800 + 1 = 15,44 cm.Theo yêu cầu cấu tạo hdv0,5hd = 0,5.100 = 50cm để đảm bảo cột trên đợc ngàm vào cột dới(để góc xoay của cột trên và cột dới là nh nhau) Chọn hdv = 60cm.Chiều dày bản cánh dới dầmvai lấy 1 cm Chiều cao bản bụng hbdv = 60 - (2+1) = 57cm

- Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai:

Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10ể việc tính toán đơn giản, thiên về an toàn ta coi chỉ có riêng bản bụng dầm vai chịu uốn Mômen chống uốn của bản bụng dầm vai là :

W =  dv .hbdv2/6 = 1.572/6 = 541,6 cm3.ứng suất: h = Mdv

max/W =10.919,65.102/541,6= 2.016,18 daN/ cm2 < R = 2100daN/cm2

Thoả mãn điều kiện chịu uốn

c Tính toán chân cột:

Chân cột rỗng chịu nén lệch tâm ta tính toán mỗi nhánh nh cột chịu nén đúng tâm Lựcnén tính toán ở mỗi nhánh là lực nén lớn nhất tại tiết diện chân cột Các cặp nội lực để tính toánvẫn là các cặp nội lực để tính toán chọn tiết diện tại A

Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu chạy

Nnh1= N1.y1/c+M1/c =123.915x42,027/97,4315 + 61,058/97,4315 = 116.118 daNLực nén lớn nhất trong nhánh mái

Anh1yc = N nh1/Rncb = 110.701 /108 = 1.025 cm2.Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh mái là :

Anh2yc = N nh2/Rncb = 182.093 /108 = 1.686 cm2.Chọn chiều rộng bản đế : B = bc+2dđ+2c = 35 + 2.1,4 + 2.3,6 = 45cm

Chiều dài L của bản đế tính đợc là:

a: là chiều dài biên tự do : a = 45/2-3,6-1,4/2 = 18,2 cm.

b: là chiều dài cạnh vuông góc với biên tự do : b = 30/2+2,568-1,6/2 = 16,768 cm

Ta có : b/a = 16,768/18,2 = 0,9213 tra bảng 3.6 ứng với bản kê 3 cạnh ta đợc  = 0,10825

Mô2=.nh2.a2 =0,10825.101,126.18,22 =3.627,2 daNcm Ta chọn Mô2 để tính toánChiều dày bản đế của nhánh mái là:

bđm = bđ2 = (6M/R.)1/2 = (6x3.627,2/2100x1)1/2= 3,21 cm;

Lấy bđ2 = 3,4cm

+Tính chiều dày bản đế nhánh cầu trục :

a: là chiều dài biên tự do : a = 45/2-3,6-1,4/2 = 18,2 cm

b: là chiều dài cạnh vuông góc với biên tự do : b = 25/2 = 12,5 cm

Kiểm tra:ta có b/a =12,5/18,2= 0,6868 tra bảng 3.6 ứng với bản kê 3 cạnh ta đợc  = 0,082

Mô2 = .nh1.a2 = 0,082.98,40.18,22 = 2.803,5 kgcm

Vậy bđ1 = (6M/R.)1/2 = (6x2.803,5/2100.1)1/2 = 2,83 cm Chọn bđ1 = 3cm.Chọn cùng chiều dày bản đế cho cả 2 nhánh cột : bđ = 3,4 cm

- Tính các bộ phận ở chân cột :

Toàn bộ lực từ cột truyền xuống thông qua 2 dầm đế hàn vào cánh thép L:125x14 và 1 dầm đếhàn xuyên qua, vào bụng nhánh của tiết diện cột Vì vậy dầm đế chịu tác động của phần phảnlực nh thuộc diện truyền tải của nó

bg:chiều rộng thép góc = 10cm

ag:khoảng cách từ trọng tâm nhánh mái đến đờng hàn sống:(1,6/2+2,5684)=3,3684 cm.Chọn dầm đế của nhánh mái có bề dày bđ = 14 mm còn chiều cao tối thiểu phải lớn hơn chiềudài lhm = 20 cm và thoả mãn Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10K chịu uốn và cắt( bằng cách tính sờn A là dầm đế chịu phản lực

đáy móng lớn nhất)

+ Tính sờn côngxôn A nhánh mái:

Sờn A dựa vào cấu tạo ở đế cột nhánh mái Tải trọng tác dụng lên sờn công xôn A:

23

qA = 104,421x18,2 = 1.900,47 daN/cm Mô men và lực cắt tại tiết diện công xôn có 2 đờng hàn(Chỗ có 2 đờng hàn góc liên kết sờn vớibụng cột là :

QA = qA.lA = 1.900,47x(30/2+2,5684 -1,6) =1.900,5x15,97 = 30.351daN

MA= qA.lA2/2 = 1.900,47x15,972/2 = 242.348,8 daNcm

Chọn chiều dày sờn là A = bđ = 1,4 cm

Từ điều kiện bền về uốn ta có chiều cao sờn A

hA = (6MA/A.R.)1/2 = (6x242.384,8/1,4x2100x1)1/2 = 22,237 cm chọn hA= 30cmKiểm tra 2 đờng hàn liên kết sờn A (300x14) với bụng nhánh mái, chọn hh=1,0cm hànsuốt Chiều dài tính toán của đờng hàn lh = 30-1 = 29cm

Wgh= 2. h.hh.lh/6 = 2.0,7.1.292/6 = 196,233 cm3

Agh=2. h.lh.hh = 2.0,7.1.29 = 40,6 cm2

Độ dốc mái là i = (3,4 - 2,2)/12 = 1/10ộ bền của đờng hàn(ở đây ta kiểm tra đờng hàn theo tiết diện đờng hàn)

đợc kiểm tra theo tđ:

tđ = [(MA/Wgh)2+(QA/Agh) 2]1/2

= [(242.384,8/196,233)2 + (30.315/40.6) 2]1/2 = 1.235 daN/cm2 < R.=2100kg/cm2.Vậy sờn công xôn A và đờng hàn đủ khả năng chịu lực

+Tính các đờng hàn liên kết dầm đế nhánh mái với sờn A, nhánh mái với bản đế:

Liên kết dầm đế nhánh mái với bản đế:

+Tính dầm đế ở nhánh cầu trục:

Lực N1dđ do 2 đờng hàn liên kết dầm đế với cánh của nhánh cầu trục

Giả thiết chiều cao đờng hàn : hh = 10 mm

lh = N1dđ/2hh(Rg)min = 36.385,5/ 2x1x1260 = 14,4375 cm

Chọn dầm đế nhánh cầu trục hàn vào mặt cánh của nhánh và dầm ngăn A’ hàn vào bụng nhánhtiết diện (300x12) mm, vì dầm đế có tiết diện lớn mà nhịp công xôn lại bé và do đã tính ởnhánh mái thoa mãn nên không cần kiểm tra các điều kiện về uốn và cắt ở nhánh cầu trục

d Tính bu lông neo:

- Liên kết giữa cột và móng là liên kết ngàm nên ta phải tính toán cấu tạo sao cho biếndạng xoay của chân cột với móng coi nh bằng không Bu lông neo tính với tổ hợp tải trọng gây

Nbl kéo lớn nhất giữa đế móng với cột(trong bảng tổ hợp trớc đây cha có cột này) Vì vậy cầnphải dựa vào bảng thống kê nội lực ở tiết diện chân cột để chọn ra tổ hợp có N bé nhất và M lớnnhất

+ ở đây dựa vào bảng nội lực ta tìm đợc tổ hợp tải trọng (1,7) do tĩnh tải và hoạt tải gió gây nên Nbl kéo max để tính ở nhánh mái :

Nội lực dùng để tính bu lông neo là :

M = Mt.nb/nt + Mg = 23.890 x 0,9/1,1 – 70.175 = -50.620 daNm

N = Nt.nb/nt + Ng = 40.980 x 0,9/1,1 + 0 = 33.529 daNmTrong đó : Mt, Ht cặp nội lực tại tiết diện A(chân cột) do tĩnh tải gây ra

nt: hệ số vợt tải của tải trọng tĩnh mà ta đã dùng khi tính nội lực nt = 1,1

nb: hệ số giảm tải dùng để tính nội lực cho liên kết bu lông neo nb = 0,9

Mg:nội lực (mô men) do tải trọng gió gây ra tại tiết diện chân cột

-Từ M,N tính ra đợc lực kéo trong nhánh mái (chính là lực kéo trong các nhánh bu lông)

Nbl = M/c - N.y1/c = 50.620/0,9743 – 33.526 x 0,554/0,9743 = 32.893,6 daNTrong đó :

y1: là k/c thực từ trục trọng tâm nhánh cầu trục tới trục trọng tâm toàn tiết diện y1=0,554 m

c : là k/c thực giữa 2 trục trọng tâm của 2 nhánh mái và nhánh cầu chạy c = 0,9743m.Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo ở nhánh cầu trục là :

A thycneo = N bl/Rneo = 32.893,6/1.400 = 23,5 cm2

Rneo:Cờng độ chịu kéo của bu lông Rneo=1400daN/cm2

Chọn 2 bu lông 48 có tiết diện tiết diện thu hẹp là :

- Chọn chiều cao của dầm kê Bulông có chiều cao h = 30 cm và hàn suốt chiều dài với

hh=1 cm Kiểm tra xem với chiều cao đó đờng hàn đủ điều kiện chịu lực :

- Chọn bề rộng của sờn kê bulông là 18 cm chịu lực N =Nbl/4 tại tâm cách mép dầm đếkhoảng cách đợc chọn theo yêu cầu đủ đặt bulông 72 là 9 cm

Chiều cao sờn đỡ Bulông đảm bảo yêu cầu chịu lực

- Kiểm tra bề dày bđ thoả mãn điều kiện chịu uốn khi đặt 2 sờn đỡ bulông, sơ đồ tính

nh dầm đơn giản kê lên 2 gối tựa Khoảng cách 2 sờn đỡ Bulông phụ thuộc yêu cầu cấu tạoBulông và đảm bảo lực Nbl tác dụng toàn bộ xuống sờn đỡ không gây uốn cục bộ cho mặt đặtbulông = 16 cm, Mmax = ql2/2 = (103,216 x 3,6).16 2/8 = 11890,5 daN.cm

Wbđ = C x bđ2 = 3,6 x 3,42/6 = 6,936 cm3

 = Mmax/Wgh = 11890,5/6,936 = 1714,2 daN/cm 2< 2100 daN/cm 2

Bề dày bđ = 3,4 cm thoả mãn điều kiện uốn cục bộ do 2 sờn đỡ Bulông gây ra