Đồ án kết cấu thép 2 TS trần văn phúc

+ Tại tiết diện đầu dầm có mô men uốn, lực cắt và lực tập trung P do xà gồ truyền lên nên cần kiểm tra ứng suất tương đương theo công thức sau: Trong công thức trên σ cb , σ1 lấy trái dấ

Trang 1

trục Q (T)

Áp lực gió ở độ cao 10m

q o (daN/

m 2 )

Chiều dài nhà (m)

Độ dốc i (%)

nhiên

Mặt nền

Mặt ray

Trong đó: Hr là cao độ mặt ray

H1 là chiều cao từ mặt ray đến phần cao nhất của cầu trục

C là khoảng cách an toàn từ phần cao nhất của dầm cầu chạy đến

mép dưới dầm khung, lấy C = 25cm

∆ là đoạn tính từ cao trình mặt nền đến mặt đất tự nhiên

=> Chọn chiều cao cột là H = 13.9m

- Cao trình vai cột

H vai=H r−(h ¿¿r +h đệm)−hdcc¿

Trong đó: Hr là cao độ mặt ray

h r là chiều cao ray, chọn ray P43 có h r=140 mm, chọn

Trang 2

- Chọn tiết diện làm cột là thép chữ I tổ hợp hàn, có tiết diện không đổi trong

suốt chiều dài cột

- Chiều cao tiết diện cột được sơ bộ theo công thức

3 Sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Tiết diện dầm cũng được làm từ thép chữ I tổ hợp hàn Giả thiết nội lực

tại nút khung phân bố đều cho cột và dầm, tức là độ cứng EI của dầm và

cột bằng nhau, hay I d=Ic; vậy, giả thiết chọn tiết diện dầm giống như tiết

Trang 3

Sơ đồ gió tác dụng vào khung ngang nhà và hệ số khí động tương ứng

K là hệ số gia tăng áp lực gió theo độ cao,

+ Giá trị gió trái tác dụng lên cột

B (m)

q o (daN/

m 2 )

q (daN/m) (T/m)

Trang 4

- Trường hợp gió thổi vào đầu hồi

Trường hợp gió thổi vào hai đầu nhà thì hệ số khí động c = - 0.7 đối với

các mặt mái, và c = - 0.55 đối với cột

Trang 5

Pmax, Pmin là áp lực lớn nhất, nhỏ nhất của một bánh xe, Pmax1 =

4.61 T, Pmax2 = 4.36 T, Pmin1 = 1.50 T, Pmin2 = 1.51 T

y là tung độ đường ảnh hưởng của tải trọng cầu trục

Tĩnh tải tác dụng lên khung gồm tĩnh tải mái (do trọng lượng mái tôn, xà

gồ và hệ giằng mái), trọng lượng bản thân dầm cầu chạy, trọng lượng bản

thân dầm khung và trọng lượng bản thân dầm sườn tường Để xác định tĩnh

tải mái (gồm tải trọng bản thân mái tôn và xà gồ), ta phải tiến hành thiết kế,

cấu tạo mái tôn, xà gồ

- Thiết kế, cấu tạo mái tôn và xà gồ:

+ Cấu tạo mái tôn: Chọn tôn lợp là tôn sóng vuông cao 32mm, bước xà gồ

chọn a = 1.5m

Trang 6

Bảng thông số kỹ thuật của tôn lợp mái:

+ Tính toán kiểm tra mái tôn

 Sơ đồ tính: Xem như dầm nhiều nhịp liên kết với xà gồ bằng các liên kết

Trọng lượng sau mạ màu

Chiều cao sóng vuông

Mô men quá tính

Môn men chống uốn

Hoạt tải Khoảng cách xàgồ tối đa

i = 10 - 15%

Trang 7

63.451 x 10−2x 15042.1 x 106x 7.588 =0.262cm

+ Thiết kế xà gồ: Chọn vật liệu là thép hình dập nguội, tiết diện chữ C,

nhóm thép AS570 (ASTM) có cường độ f =3285 daN /cm2, bước xà gồ a =

1.5m

 Xà gồ chịu uốn xiên, tải trọng tác dụng vào xà gồ: gồm 2 tổ hợp; TH1 =

trọng lượng bản thân mái tôn và hoạt tải mái; TH2 = trọng lượng bản

thân mái tôn và tải trọng gió

 Trọng lượng bản thân mái tôn:

g tôn=4.59 daN /m=0.005 T /m

 Hoạt tải mái tác dụng lên xà gồ:

q mái ' =qc n a=30 x 1.3 x 1.5=58.5 daN /m=0.059 T /m

 Tải trọng gió tác dụng lên xà gồ:

q gm 2 ' =qo n K c a=90 x 1.2 x (−0.7 ) x 1.0735 x 1.5=−121.792 daN /m=−0.122T /m

Trang 10

Ta thấy, qtt = 0.109 T/m nhỏ hơn tải trọng khi sơ bộ tiết diện xà gồ (q =

0.117 T/m) nên không cần kiểm tra bền cho xà gồ

 Kiểm tra độ võng

∆=∆ y= 5 q tc y B4

384 E I x

Trong đó: ∆ y là độ võng theo phương y do lực

q tc y=q tc cosαα=0.089 xcosα(4.57o)=0.0897 T /m gây ra

E là mô đun đàn hồi của thép, E = 2.1x106 daN/cm2

L xg là chiều dài một nửa dầm khung của một nhịp

Hệ số 1.2 kể đến trọng lượng của hệ giằng mái và lớp cách nhiệt,

- Trọng lượng bản thân của hệ giằng cột và dầm sườn tường: lấy

g đ=15 daN /m2=0.015T /m2, quy về tải tập trung đặt tại đỉnh cột:

Trang 11

G đ=ng g đ B H=1.1 x 0.015 x 9 x 13.9=2.064 T

C SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG VÀ NỘI LỰC

1 Tải trọng

a Tĩnh tải

b Hoạt tải mái 1 (HT1)

c Hoạt tải mái 2 (HT2)

d Hoạt tải mái 3 (HT3)

Trang 12

e Hoạt tải mái 4 (HT4)

f Hoạt tải mái 5 (HT5)

g Hoạt tải mái 6 (HT6)

h Hoạt tải cầu trục

Hoạt tải dầm cầu trục Dmax phải

Trang 13

Hoạt tải dầm cầu trục Dmax trái

Hoạt tải hãm ngang Tmax trái (1)

Hoạt tải hãm ngang Tmax trái (2)

Hoạt tải hãm ngang Tmax phải (1)

Trang 14

Hoạt tải hãm ngang Tmax phải (2)

Trang 15

Biểu đồ mô men tĩnh tải M (Tm)

Trang 18

Biểu đồ mô men HT4 (Tm)

Trang 20

Biểu đồ lực cắt HT6 (T)

h Hoạt tải dầm cầu chạy

Biểu đồ mo men Dmax trái (Tm)

Biểu đồ lực dọc Dmax trái (T)

Biểu đồ lực cắt Dmax trái (T)

Trang 21

Biểu đồ mô men Dmax phải (Tm)

Biểu đồ lực dọc Dmax phải (T)

Biểu đồ lực cắt Dmax phải (T)

Biểu đồ mô men trái (1) (Tm)

Trang 22

Biểu đồ lực dọc Tmax trái (1) (T)

Biểu đồ lức cắt Tmax trái (1) (T)

Biểu đồ mô men Tmax trái (2) (Tm)

Biểu đồ lực dọc Tmax trái (2) (T)

Trang 23

Biểu đồ lực cắt Tmax trái (2) (T)

Biểu đồ mô men Tmax phải (1) (Tm)

Biểu đồ lực dọc Tmax phải (1) (T)

Biểu đồ lực cắt Tmax phải (1) (T)

Trang 24

Biểu đồ mô men Tmax phải (2) (Tm)

Biểu đồ lực dọc Tmax phải (2) (T)

Biểu đồ lức cắt Tmax phải (2) (T)

i Gió

Biểu đồ mô men gió trái (Tm)

Trang 25

Biểu đồ lực dọc gió trái (T)

Biểu đồ lực cắt gió trái (T)

Biểu đồ mô men gió phải (Tm)

Biểu đồ lức dọc gió phải (T)

Trang 26

Biểu đồ lực cắt gió phải (T)

Biểu đồ mô men gió đầu hồi (Tm)

Biểu đồ lực dọc gió đầu hồi (T)

Biểu đồ lực cắt gió đầu hồi (T)

3 Bảng tổ hợp nội lực các phần tử khung

a Bảng nội lực cột biên

Trang 30

Mmax, Ntu

Mmin, Ntu

Nmax, Mtu

Mmax, Ntu

Mmin, Ntu

Nmax, Mtu

1,14 1,2,3,

5,6,7

1,2,3, 6,7

1,4,8, 11,14

1,2,3,5, 6,7,9,13

1,2,3,6, 7,9,13

1,2,3, 6,7

1,2,3,6, 7,9,13

1,4,5, 8,11,16

1,2,3,6, 7,9,13

1,2, 3,6

1,4,5,7, 9,13,15

1,2,3,4, 5,8,10

Trang 31

1,2, 3,6

1,2,3,4, 5,8,10 DƯỚI VAI

1,2,3, 6,8,11

1,2,3,4, 5,9,13 TRÊN VAI

1,4,5,7, 9,13,15

1,2,3, 6,8,11

1,2,3,4, 5,9,13 ĐỈNH

1,4,5,8, 11,16

1,2,3,6, 7,9,13

1,2,3,5, 6,7,9,13

1,2, 3,6

1,4,5,7, 8,10,16

1,2,3,5, 6,7,9,13

1,2,3,4, 5,8,11

1,2,3,4, 5,7,9,13

Trang 32

1,3, 6,7 1,14 1,16 1,3,6,7

1,2,4,5, 8,11,14

1,2,3,5, 6,7,9,13 GIỮA

1,2,3,4, 5,9,13

1,2,4,5, 7,8,11

1,2,4,5, 7,8,11 GIỮA

1,2,4,5, 7,8,11

D THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN

Vật liệu : thép CT34, liên kết hàn tay, kiểm tra bằng mắt thường

1 Thiết kế tiết diện cột biên

Nội lực thiết kế: M = -33.759 Tm

N = -15.021 T

Q = -6.249 T

a Xác định chiều dài tính toán của cột

- Chiều dài tính toán trong mặt phẳng uốn

Trang 33

¿ >n=1 x 13.9

36/cos(4.57o) =0.386

¿ >μ=√n+0.14 n+0.56=√0.386+0.560.386+0.14=1.34

¿ >lx=μ l=1.34 x 13.9=18.64 m

- Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng uốn

Bố trí hệ giằng cột dọc nhà tại cao trình 7m,ta có l y=7 m

b Sơ bộ tiết diện

- Chiều cao tiết diện

Trang 35

d Kiểm tra bền tiết diện

Độ lệch tâm tương đối

=> Không cần kiểm tra bền cho tiết diện

e Kiểm tra điều kiện ổn định

Trang 36

Trong đó: l o là chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng

Ψ được xác định dựa vào hệ số α,

α=8.(l o t f

h b f )2.(1+0.5 ht w

b f t3f )=8.(700 x 1.6 80 x 45 )2.(1+0.5 x 80 x 1.2

45 x 1.63 )=0.98

Trang 38

Do dó, diều kiện ổn định đã được thỏa như đã kiểm tra ở trên (vì An = A).

2 Thiết kế tiết diện cột giữa

Nội lực thiết kế: M = 9.402 Tm

N = -35.242 T

Q = 1.606 T

a xác định chiều dài tính toán của cột

- Chiều dài tính toán trong mặt phẳng uốn

Trang 39

Với giả thiết ban đầu là I dầm1=I dầm 2=I cột,

¿ >n1=1 x 13.9

36 cos(4.57o)

- Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng uốn

Bố trí hệ giằng cột dọc nhà tại cao trình 7m,ta có l y=7 m

b Sơ bộ tiết diện

- Chiều cao tiết diện:

Trang 40

- Diện tích tiết diện yêu cầu:

Trang 41

d Kiểm tra bền tiết diện

Độ lệch tâm tương đối

¿ >η=1.4−0.05 ´λ x=1.4−0.05 x 1.8=1.31

Độ lệch tâm tính đổi

m e=η mx=1.31 x 2.82=3.69<20

e Kiểm tra điều kiện ổn định

- Trong mặt phẳng uốn

N

φ e A ≤ γ c f

Trang 43

Do dó, bản bụng thỏa điều kiện ổn định cục bộ

g Kiểm tra lại tiết diện với cặp nội lực |M|max , N tư

¿ >η=1.4−0.05 ´λ x=1.4−0.05 x 1.8=1.31

Độ lệch tâm tính đổi

m e=η mx=1.31 x 10.8=14.148<20

h Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

- Trong mặt phẳng uốn

Trang 45

Trong đó: l o là chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng

Ψ được xác định dựa vào hệ số α,

- Sơ bộ tiết diện

+ Mô men kháng uốn yêu cầu

Trang 48

+ Tại tiết diện đầu dầm có mô men uốn, lực cắt và lực tập trung P (do xà gồ

truyền lên) nên cần kiểm tra ứng suất tương đương theo công thức sau:

(Trong công thức trên σ cb , σ1 lấy trái dấu vì ứng suất tại điểm ở thớ trên của

chiều cao tính toán bụng dầm do M gây ra là ứng suất kéo và do P gây ra là

ứng suất nén)

+ Theo phương ngoài mặt phẳng uốn, cánh nén của dầm được liên kết với

xà gồ nên không cần kiểm tra ổn định tổng thể cho dầm

Trang 49

+ Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng dầm

Vậy, bản bụng dầm đảm bảo các điều kiện ổn định khi chịu ứng suất

Không cần đặt các bản thép gia cường

b Giữa dầm

N = -4.735 T

Q = -3.528 T

Trang 51

Trang 52

(Trong công thức trên σ cb , σ1 lấy cùng dấu vì ứng suất tại điểm ở thớ trên

của chiều cao tính toán bụng dầm do M gây ra là ứng suất nén và do P gây

ra cũng là ứng suất nén)

c Cuối dầm 1(cuối dầm 2)

N = -5.892 T

Q = 0.637 T

Trang 53

Trong đó: k là hệ số phụ thuuoc cấu tạo tiết diện,k =1.15 ÷1.2

Trang 55

(Trong công thức trên σ cb , σ1 lấy cùng dấu vì ứng suất tại điểm ở thớ trên

của chiều cao tính toán bụng dầm do M gây ra là ứng suất nén và do P gây

ra cũng là ứng suất nén)

Trang 56

Trang 59

ứng suất nén)

Trang 60

Trang 61

Trong đó: k là hệ số phụ thước cấu tạo tiết diện,k =1.15 ÷1.2

Trang 63

ứng suất nén)

Trang 64

b Giữa dầm và cuối dầm: Vì nội lực tại hai tiết diện này sấp xỉ bằng nhau nên

ta chọn cặp nội lực lớn hơn để thiết kế đoạn dầm có tiết diện không đổi

N = -1.747 T

Q = -0.253 T

Trang 67

ứng suất nén)

Trang 68

E KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHUYỂN VỊ

1 Kiểm tra độ võng của dầm

Dùng phần mềm SAP2000 để xuất ra chuyển vị tại các điểm 3,4,5,10,11 và

Trang 69

1,4,5,8,10,1 4

1,4,5,9,12,1 5

2 Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh cột và đỉnh nhà

Bảng giá trị chuyển vị tại các điểm 2,4,8 và 11

TT 1 -0.00643 -0.00332 -0.00021 5.75E-18HT1 2 0.000701 0.002422 0.004151 0.00394HT2 3 -0.00356 -0.00178 -0.00001 -0.00034HT3 4 0.000387 0.000188 -1.8E-05 0.000639HT4 5 -0.00104 -0.00117 -0.0013 -0.00064HT5

6

0.00053 7

0.00059 3

0.00064 9

0.00033 5

HT6 7 -0.0036 -0.00367 -0.00373 -0.00394

HT DCC (T)

8

0.00129 1

0.00127

8 0.00124

0.00124 1

Trang 70

0.00695 4

Trang 71

- Chiều dày bản bụng dầm vai được xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ do

phản lực dầm cầu trục truyền vào

+ Thiết kế đường hàn liên kết bản bụng dầm vai vào bản cánh cột:

 Chọn chiều dày đường hàn

Chọn que hàn N42, phương pháp hàn tay,

Tại tiết diện 1: β f wf=0.7 x 1800=1260 daN /cm 2

Tại tiết diện 2: β f wsα=βx 0.45 fu=1 x 0.45 x 3400=1530 daN /cm 2

¿ >∑lw=166.23 x 100

0.7 x 1260 x 1=18.85 cm

 Chiều dài đường hàn mỗi bên

Trang 72

+ Kiểm tra đường hàn ở bản cánh chịu mô men M = 75 kNm

 Qui M thành cặp ngẫu lực có giá trị

Vậy, tiết diện vai cột được sơ bộ là I350x250x8x10

c Kiểm tra lại tiết diện

- Điều kiện ứng suất tương đương

Bản bụng đảm bảo các điều kiện ổn định của bản bụng

Trang 73

d Kiểm tra lại đường hàn liên kết dầm vai vào cột

¿ >σ tđ=√554.3562+151.8362=574.774 daN /cm2<(β f w)min γ c=1260 daN /cm2(thỏa)

2 Thiết kế chân cột biên

Trang 74

+R b là cường độ chịu nén của bê tông, giả sử bê tông móng có cấp độ bền

Trang 75

+ Ô bản 1: Bản kê 2 cạnh liên tiếp

Trang 76

c Tính toán bản sườn A (bản sườn vuông góc với bụng cột)

- Sơ đồ tính: Dầm công xôn ngàm vào bản bụng cột

Lực phân bố tác dụng lển sườn

Trang 77

¿ >σ tđ=√1789.4882+3 x 508.9562=1994.837 daN /cm2<1.15 γc f =2415 daN /cm2(thỏa)

- Kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn liên kết

¿ >σ tđ=√1165.031 2 +318.097 2 =1207.677 daN /cm 2 <γc(β f w)min=1260 daN /cm 2 (thỏa)

d Tính toán sườn B (bản sườn vuông góc với bản cánh cột)

- Sơ đồ tính: Dầm công xôn ngàm vào bản bụng cột

Trang 78

¿ >σ tđ=√1691.4912+3 x 631.1532=2014.002daN /cm2<1.15 γc f =2415 daN /cm2(thỏa)

- Kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn liên kết

σ tđ=√σ w2

+τ w2≤ γ c(β f w)min+σ w= 6 M sα

2 h f l w2 =6 x 76117.1

2 x 1 x 142 =1165.058daN /cm2+τ w= Q sα

2 h f l w=

11360.761

2 x 1 x 14 =405.742 daN /cm

2

¿ >σ tđ=√1165.0582+ 405.7422=1233.688 daN /cm2<γ c(β f w)min=1260 daN /cm2(thỏa)

e Tính toán bu lông neo

Chọn cặp nội lực gây kéo lớn nhất để tính bu lông

Trang 79

Nội lực tính toán M = 50.601 Tm

N = 2.382 T

Q = 11.626 T

- Chiều dài vùng bê tông chịu nén c = 55 cm

- Chọn khoảng cách từ mép ngoài bản đế đến tâm dãy bu lông neo ngoài

- Tính toán, kiểm tra bu lông

Chọn bu lông cấp độ bền 6.6 có cường độ chịu kéo là f tb=2500daN

f Tính toán đường hàn liên kết cột vào bản đế

Giả thiết đường hàn ở bản cánh cột chịu mô men M = 50.601 Tm và lực dọc

Trang 80

h f 1= Q

γ c(β f w)min ∑l w2=

11.626 x 103

1 x 1260 x 142=0.07 cm

=> Vậy chọn chiều cao đường hàn liên kết cột vào bản đế là h f=0.7 cm

3 Thiết kế chân cột giữa

+mcblà hệ số tăng cường cường độ bê tông khi nén cục bộ, lấy m cb=1.3

+R b là cường độ chịu nén của bê tông, giả sử bê tông móng có cấp độ bền

Định dạng
Số trang	106
Dung lượng	1,43 MB