THUYẾT MINH đồ án thep 1

bản thuyết thuyết minh đồ án thép trường đại học xây dựng . nhà công nghiệp 1 tầng 2 nhịp đã dược bảo vệ bản chuẩn nên các bạn cứ yên tâm dl về dùng nhé vì ko tải đk bản cad lên nên mình chỉ tải bản thuyết minh thôi bạn nào có thắc mắc hay cần tài liệu làm đồ án thì liên hệ cho mình qua số 0976887432

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KẾT CẤU THÉP I

Nội dung: Thiết kế sàn tầng 1 nhà công nhiệp bằng thép.

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Trọng Hà

Ngày nhận đồ án: 05/04/2016

Thời gian làm đồ án: từ 05/04/2016 đến ngày 05/05/2016

Nhóm thực hiện: Nhóm 91 – Lớp 54K kỹ sư xây dựng công trình giao thông

Người làm

nhóm

Cảnhóm

Cảnhóm4

Hệ số vượt tải: của tĩnh tải g 1.05; của hoạt tải p 1.3

Chiều cao lớn nhất cho phép: hmax= 1.3m

Liên kết hàn điện bằng tay, que hàn N42, N46 hoặc tương đương

Độ võng cho phép: của dầm phụ [/L] = 1/250; của dầm chính [/L] = 1/400; bản sàn [∆] = L/150

D?M CHÍNH

D?M PH?

D?M SÀN

Cho sơ đồ như hình vẽ :

Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn:

q s tc q tc g tc 0.17 7.85 103 0.17785(daN cm/ 2)

Theo qtc chọn ts = 10 mm = 1 cm

Xác định chiều dày của ts bản sàn theo công thức gần đúng giá trị giữa nhịp lớn

nhất ls và chiều dày của bản sàn:

4 0

1 15

s

c s

1 Tính toán và kiểm tra bản sàn

Cắt một dải bản rộng 1cm theo chiều cạnh ngắn của nhịp sàn Do được hànvới dầm bằng các đường hàn góc, dưới tác dụng của tải trọng, sàn bị ngăn cản biến dạng, tại gối tựa sẽ phát sinh ra lực kéo H và mômen âm Lực kéo và mômen này làm giảm mômen nhịp và độ võng cho bản Thông thường, mômen

âm khá bé, trong tính toán thiên bề an toàn, bỏ qua ảnh hưởng của mômen âm, chỉ xét ảnh hưởng của lực kéo H Sơ đồ tính toán bản là dầm có hai gối cố định chịu tải trọng tính toán phân bố đều qtt được thể hiện như hình vẽ:

Xác định tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng trên bản sàn:

Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn:

Kiểm tra độ võng của bản sàn:

Độ võng ở giữa nhịp bản do tải trọng tiêu chuẩn gây ra là:

tc s x

Vậy bản sàn đảm bảo điều kiện kiểm tra độ võng

Kiểm tra điều kiện bền của bản sàn:

Lực kéo tác dụng tải gối tựa bản là:

6 1

daN cm

  max  1159.22(daN cm/ 2)  c f  0.9 2100 1890(   daN cm/ 2)

Vậy bản sàn đảm bảo điều kiện về cường độ

2 Tính toán và kiểm tra liên kết giữa sàn với dầm sàn

Chiều cao đường hàn

Đường hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải chịu được lực kéo H Hàn sàn với dầm sàn bằng phương pháp hàn tay, que hàn N42 Chiều cao của đường hàn

đó xác định theo công thức:  w c

f

f

H h





min

Trong đó:  f wmin  minf f wf; sf ws

f , s hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn Khi hàn tay f =0.7; s =1

fwf ; fws – cường độ tính toán của thép đường hàn và thép cơ bản trên biên nóng chảy

Kiểm tra tiết diện đường hàn:

Chiều dài mỗi đường hàn góc để liên kết bản với dầm sàn :

l w  b 1 200 1 199(   cm)

Kiểm tra tiết diện 1(theo vật liệu đường hàn):

Hình 4: Diện tích chịu tải và sơ đồ dầm sàn

SƠ ĐỒ TÍNH DẦM SÀN

Tải trọng từ sàn truyền vào dầm sàn là:

Tải trọng tiêu chuẩn:

1

83636.36

39.5( ) 1.12 0.9 2100

4.5

10 0

Hình 5: tiết diện dầm sàn

2 Kiểm tra tiết diện dầm sàn :

Kiểm tra tiết diện dầm sàn theo điều kiện độ bền(có kể đến trọng lượng bảnthân dầm):

Tải trọng tác dụng lên dầm sàn có kể đến trọng lượng bản thân dầm là:

Tải trọng tiêu chuẩn:

1

c x

S V



 max

max

Vậy tiết diện dầm đã chọn đảm bảo yêu cầu về độ bền và độ võng

Do dầm sàn liên kết trực tiếp với sàn nên thỏa mãn điều kện ổn định tổng thể

ql^2/8 q

ql/2 ql/2

dam chinh 3

2

Hình 6: Diện chịu tải và sơ đồ tính toán dầm phụ

Diện chịu tải do dầm sàn và sàn truyền vào dầm phụ là

Tải trọng từ sàn và dầm sàn truyền vào dầm phụ là:

Tải trọng tiêu chuẩn:

29.79( / ) 600

(với n1,n2 là số lượng dầm phụ và sàn ngoài )

Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:

Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:

1

1731600

818.02( ) 1.12 0.9 2100

yc x

3 Kiểm tra tiết diện dầm phụ:

Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ bền (có kể đến trọng lượng bảnthân dầm):

Tải trọng tác dụng lên dầm phụ có kể đến trọng lượng bản thân dầm là:

Tải trọng tiêu chuẩn:

c x

S V



 max max

P

c z w

b t

b t

b b

l

f

f f

f f

f f

h f h t f là khoảng cách trọng tâm hai cách nén  h f 40 1.3 38, 7(  cm)

Vậy dầm đảm bảo ổn định cục bộ

IV Tính Toán Thiết Kế Dầm Chính (Dầm Tổ Hợp)

1 Sơ đồ kết cấu và tải trọng tính toán

Dầm chính được đặt lên trên cột, sơ đồ kết cấu là dầm đơn giản Tải trọngtác dụng lên dầm chính bao gồm: Trọng lượng bản sàn, dầm sàn, dầm phụ và hoạt tải

Lực từ dầm phụ truyền lên dầm chính là lực tập trung:

Tải trọng tiêu chuẩn do dầm phụ truyền vào dầm chính là:

q

2 Thiết kế tiết diện dầm:

a Chọn chiều cao tiết diện dầm:

Chiều cao tiết diện dầm phải đảm bảo các yêu cầu về sự dụng và kinh tế

20

kt d

d

h h

h h h

Trong đó:

h min – Chiều cao nhỏ nhất của tiết diện dầm đảm bảo cho dầm có đủ độ cứng trong quá trình sử dụng, không võng quá độ võng cho phép

Với dầm đơn giản chịu tải phân bố đều h min được xác định theo công thức sau:

Thành lập công thức xác định h min (dùng cơ kết cấu II):

Với dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung, độ võng lớn nhất tại vị trí giữa dầm là:

* Chieu cao  hmax  1.3m 130(cm)

*Chieu cao h kt của dam tinh theo cng thuc: w

yc x kt

t

W k

Đối với dầm hàn chọn hệ số cấu tạo k 1,15

Mômen kháng uốn cần thiết là:

3 max 36209760

18150.25( ) 0,95 2100

yc x

Chiều dày bản cánh đã chọn t f 2 cm( ) 

137.14

68.57( ) 2

c Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn theo điều kiện cường độ:

Các đặc trưng tiết diện dầm:

Diện tích tiết diện dầm::A A wA f 126 1 2 60 2 366(     cm2)

Mômen quán tính và mômen kháng uốn của tiết diện với trục trung hoà x –x

h

Kiểm tra điều kiện cường độ:

Trọng lượng bản thân dầm chính quy về lực tập trung là:

Kiểm tra theo ứng suất pháp lớn nhất:

Vậy tiết diện dầm đảm bảo điều kiện bền theo mômen

Kiểm tra theo ứng suất tiếp lớn nhất:

t I

S V



 max max

Vậy tiết diện dầm đảm bảo điều kiện bền theo lực cắt

Không cần kiểm tra võng vì:

Chiều cao đường hàn liên kết giữa bản thép nối và dầm chính chịu lực cắt H

w f  wmin c

H l

Trong đó:  f wmin  minf f wf; sf ws

f , s hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn Khi hàn tay f =0.7; s =1

fwf ; fws – cường độ tính toán của thép đường hàn và thép cơ bản trên biên

Chọn l bg 126(cm) kết hợp với sườn gia cường

Vậy tiết diện bản ghép làA bg l bgt bg 126 1( cm2)

A bg l bgt bg 126(cm2)A

Kiểm tra liên kết hàn:

Chiều dài mỗi đường hàn góc để liên kết bản với dầm chính:

Vậy liên kết giữa bản thép nối với dầm chính đảm bảo diều kiện cường độ.Tính toán và kiểm tra liên kết bu lông giữa dầm phụ với bản thép nối:

+ f vb– Cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu bulông f vb1600(daN cm/ 2)

+b– Là hệ số diều kiện làm việc b 0.9

+A– Diện tích của tiết diện ngang bulông A3.14(cm2) đối với bulông có

+ f cb– Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulông f cb 3950(daN cm/ 2)

+b– Là hệ số diều kiện làm việc b 0.9

+d – Đường kính thân bulông d 2(cm)

+tmin– Tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía

dp blV

+ l max :Khoảng cách giữa trọng tâm hai hàng bulông ngoài cùng

+ l i2:Tổng bình phương khoảng cách giữa trọng tâm hai hàng bulôngđối xứng qua trọng tâm nhóm

+ m:Số bulông của một dãy

Công thức kiểm tra khả năng chịu lực của một bulông:

N bl  N blV2 N blM2  N minb c

N bl  N blV2 N blM2  2930.082586.172 2988.13(daN)

N bl  2988.13(daN)  N minb c  4521.6 0.9 4069.44(   daN)

Vậy liên kết bu lông đảm bảo chịu lực

Kiểm tra tiết diện giảm yếu

Công thức kiểm tra:

n 1

N f

A  

Trong đó  1 là hệ số điều kiện b1  0.9với n=4

Chọn đường kính của lỗ bulông là d' d 0.2 2 0.2 2.2(   cm)

Diện tích thực của tiết diện tại vi trí giảm yếu:

Chiều cao lớn nhất cho phép h max  130(cm)

Ta có chiều cao dầm chính là h max  130(cm), chiều cao dầm phụ h dp 40(cm), chiều dày sàn h s 0.6(cm) Ta chọn phương pháp liên kết phức tạp (liên kết thấp) trong đó bản sàn gác lên dầm sàn, dầm sàn gác lên dầm phụ, dầm phụ liên kết với dầm chính bởi bản thép nối Chiều cao liên kết là:

h h h    cm

4 Thay đổi tiết diện dầm:

Nguyên nhân giảm:

Để tiết kiệm thép, giảm nhẹ trọng lượng dầm khi thiết kế dầm ta thay đổi tiết diện dầm ở phần dầm có mômen uốn bé Chọn cách thay đổi bề rộng bản cánh

vì bản cánh chủ yếu chịu mômen uốn trong dầm

Nguyên tắc giảm:

Không thay đổi kích thước bản bụng vì bản bụng chủ yếu chịu lực cắt

Thay đổi kích thước bản cánh vì bản cánh chủ yếu chịu mô men uốn trong dầm.Chỉ thay đổi bề rộng cánh không thay đổi bề dày cánh vì giảm chiều dầy dẫnđến độ mảnh lớn dễ mất ổn định cục bộ cho cánh nguy hiểm

Điểm thay đổi tiết diện cách gối tựa một đoạn:

A

t

chọn b'f thoả mãn các điều kiện:

Diện tích thực của cánh dầm đã thay đổi: A ct  t f b'f  2 40 80( cm2)

Xác định vị trí bắt đầu thay đổi tiết diện:

1 5

Kiểm tra độ bền của tiết diện dầm đã thay đổi:

Các đặc trưng tiết diện dầm:

Diện tích tiết diện dầm: A x1 Aw A f  126 1 2 2 40 286(      cm2)

Mômen quán tính và mômen kháng uốn của tiết diện với trục trung hoà x –x

Kiểm tra điều kiện cường độ:

 Điều kiện bền của dầm theo mômen là:

    

2 1

Vậy tiết diện dầm đảm bảo điều kiện bền theo mômen

 Điều kiện bền của dầm theo lực cắt là:

1 max

60126.12 7104.5

519.59( ) 822111.3 1

Vậy tiết diện dầm đảm bảo điều kiện bền theo lực cắt

Kiểm tra theo ứng suất tương đương:

Tại vị trí tiết diện thay đổi cách gối tựa 3 m không trùng vị trí đặt dầm phụ nên không có ứng suất cục bộ: cb =0

Mô men tĩnh của cánh tiết diện đối với trục trung hoà:

b t

b t

b b

l

f

f f

f f

f f

  1 vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi

h f h t f là khoảng cách trọng tâm hai cách nén  h f 130 2 128(  cm)

t f 2(cm);

60

30 15 2

f f

b

t    chọn

30

f f

Bụng dầm chịu tác dụng của  , hoặc   

Bụng dầm tiết diện mỏng có thể mất ổn định do ứng suất pháp giữa dầm,

do riêng ứng suất tiếp ở đầu dầm hoặc do cả hai ứng suất  , ở vị trí gần gối tựa

Kiểm tra bản bụng dầm dưới tác dụng của ứng suất tiếp:

Những vùng ở gần gối tựa lực cắt lớn, bản bụng dầm có thể bị méo đi do tác dụng của ứng suất tiếp

Công thức kiểm tra:

 w   w 

Ở đây dầm chịu tải trọng tĩnh nên  w   3.2

Độ mảnh quy ước của bản bụng dầm:

Chiều cao sườn: h s 126(cm),chiều rộng sườn b s 14(cm)

Các sườn được hàn vào bụng và cánh dầm bằng đường hàn theo cấu tạo

BỐ TRÍ SƯỜN GIA CƯỜNG

Kiểm tra bản bụng dầm dưới tác dụng của ứng suất pháp:

Vì:   w 3.98 5.5  nên bụng dầm không bị phá hoại bởi ứng suất pháp

Kiểm tra ổn định dầm dưới tác dụng của ứng suất pháp và tiếp đồng thời:

Kiểm tra cho từng ô:

Xét trường hợp không có lực tập trung tác dụng ở cánh nén dầm ( σ c=0 )

và độ mảnh quy đổi của bản bụng thoả mản điều kiện  w 3.98 6

ứng suất pháp tới hạn C cr xác định như sau:

Ứng suất pháp tại tiết diện kiểm tra:

2 2

Với:

2 2

Ứng suất pháp tại tiết diện kiểm tra:

2 3

ứng suất pháp tới hạn C cr xác định như sau:

 để tính.Chiều cao cần thiết của đường hàn được xác định theo công thức:

2 min

f f

VS h

(β×f w)min=min[ (β f×f wf);(β s×f ws) ]=(β f×f wf)=1800×0 7=1260(daN /cm2)

+ c – hệ số điều kiện làm việc  c 0.9

Chọn kích thước tiết diện sườn đầu dầm:

Chọn sườn đầu dầm có chiều rộng bằng chiều rộng cánh dầm, cấu tạo sườn gối như hình vẽ, ta có:

Sườn đầu dầm chịu phản lực tại gối tựa: V Vmax  84176,57(daN)

2100

os s

b

E f



Theo quy cách thép bản, chọn chiều dày sườn đầu dầm t s 12(mm),chọn chiều cao sườn: h s 126(cm)

Như vậy sườn đầu dầm có tiết diện b t s s 40 1( cm2)

Kiểm tra sườn gối dầm đã chọn:

Không cần kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản thép sườn gối, và đã chọn tiết diện theo điều kiện này

Kiểm tra điều kiện ép mặt tại mút dưới sườn

Xác định cường độ chịu ép mặt tỳ đầu của thép CCT34, theo cường độ bền f

4

4 s

z

h i

Tra bảng II.1 phụ lục, tương ứng với   8.87; có hệ số uốn dọc  0.988

Kiểm tra điều kiện bền về ổn định:

7 Tính mối nối dầm:

Nối tại điểm có M  0.85M max Để thuận tiện cho việc vận chuyển, tránh nốibụng dầm tại điểm có nội lực lớn, trùng mối nối bản cánh và có lực tập trung tachia dầm chính thành 3 đoạn Mối nối cách đầu dầm 1 khoảng x3( ) 300(m  cm)

Nội lực tại điểm nối dầm

166698

822111,3

x x

Chiều dài đường hàn lw hw  2 tw  126 2 1 124(    cm)

Khả năng chịu lực của đường hàn:

Chọn bản ghép có tiết diện :t bg 1(cm), bề rộng b bg 20(cm)ép hai bên bản bụng.Chiều cao đường hàn:

Chiều dài đường hàn:

b Tính mối nối bản cánh kéo:

Dùng đường hàn đối đầu xiên góc để nối bản cánh (sử dụng đường hàn xiêngóc 600 để cường độ mối hàn gần bằng cường độ thép cơ bản)

c Tính mối nối bản cánh nén

Mối nối bản cánh nén dùng bản ghép và dùng đường đối đầu

Phần mômen phân cho bản cánh:

f f

Xác định tiết diện bản ghép

Chon bề rộng bản ghép

b bn b f  2 2 40 2 2 36(     cm).Trừ mỗi bên 2cm để bố trí đường hàn góc

cạnh

Chọn chiều dày của bản ghép t bn1(cm)

Chiều cao đường hàn:

Chiều dài đường hàn:

hf = 5 mm 7

8 Tính vai cột đỡ dầm chính:

Chọn tiết diện vai cột là tiết diện thép tổ hợp

Chọn chiều dày của bản ghép bằng chiều dày bụng dầm chính có t1  1(cm)

Ta có :

Chiều cao đường hàn liên kết giữa bụng vai cột và cột chịu lực cắt H.

w f  wmin c

H l

Trong đó:  f wmin  minf f wf; sf ws

f , s hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn Khi hàn tay f =0.7; s =1

fwf ; fws – cường độ tính toán của thép đường hàn và thép cơ bản trên biên

Chọn l bg 40(cm).kết hợp với sườn gia cường Chọn t bg f 2(cm),b bg f 20(cm)

Chọn Kiểm tra liên kết hàn:

Chiều dài mỗi đường hàn góc để liên kết bản với dầm chính:

Vậy liên kết giữa vai cột và cột đảm bảo diều kiện cường độ.

Giữa sườn đầu dầm chính và cánh cột có bố trí các bulông định vị dầm Chọn 4 bulông tại mỗi vị trí nối có đường kính là D20.