Đồ án Kết cấu thép kèm bản vẽ

II.3-Nội lực tính toán các thanh dàn: Ta xác định nội lực các thanh dàn bằng phơng pháp giản đồ CREMONA 32... II.4-Tổ hợp nội lực: Nội lực tính toán của các thanh dàn đợc lấy ở các cột t

Trang 1

Phần 3 :Thiết kế dàn mái

I-Sơ đồ và các kích thớc chính của dàn kèo:

Ta đã chọn dàn ở phần I,vì trên mắt gối tựa ở vào phần mép trong của cột trên nên nhịp tính toán thực tế của dàn là : Lo = L - ht = 24 - 0,5 = 23,5m

Khoảng cách các mắt chính của dàn ở khoảng đầu tiên là 2,75m còn lại là 3m, ở bên ngoài

là lợp panen ta chia nhỏ bằng các thanh bụng phụ thành các mắt có khoảng cách 1,5 m(mắt đầu tiên là 1,25m)

Cửa trời nh đã chọn rộng 6m cao 3m

Cấu tạo thanh dàn bằng thép hình BCT3K2 có cờng độ.R=2250kg/cm2=2250daN/cm2

II-Xác định tải trọng và nội lực:

II.1-Tải trọng tác dụng lên dàn : Ta qui về các lực tập trung đặt tại mắt dàn chính.Ta có giá

trị các lực đã tính toán ở phần 1 khi tính toán khung ngang:

1 - Lực tập trung tác dụng lên mắt dàn của tĩnh tải

G1=B (gm+gd).d/2= 6.(489,7 + 20,59).1,25 = 3.827,2 daN

G2 = B (gm+gd).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN

G3 = B (gm+gd).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN

G4 = B (gm+gd).d + (a.gk + gb + a/2.gcm).B

= 6.(489,7 + 20,59).3 + 6.(3.40 + 140 + 1,5.14)

= 9185+ 1594 = 10779daN

G5=B.(gm+gd+gcm).d=6.(489,7 + 20,59+14).3 = 9185daN

2- Hoạt tải sửa chữa mái : Đợc tập trung trên nửa trái hoặc nửa phải hoặc trên cả dàn Giá trị

của nó tác dụng lên nút dàn đợc xác định ở phần I nh sau :

P1= P.d/2=585.1,25 = 731,3daN

P2= d.P= 3.585 =1755daN

P3= d.P= 3.585 =1755daN

P4= d.P= 3.585 =1755daN

P5= d.P= 3.585 =1755daN

3-Mô men đầu dàn :do dàn có liên kêt cứng với cột nên có mô men uốn tại gối tựa, mô men

này chính là mô men tại tiết diện B của cột khung(tính toán ở phần I) Một cách gần đúng ngời

ta chọn những cặp mô men đầu dàn sau: M tr

max , M ph

t M tr

min , M ph

t

Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ở phần I ta chọn đợc giá trị mô men đầu dàn:

Mtr

min = -40.718daNm ứng với tổ hợp 1,2,4,6,8

Giá trị M ph

t ứng với tổ hợp 1,2,4,6,8 (1,2,3,5,7):

M ph

t = -17.570-2.880-3.381-1.224+8.293 = -16.462 daNm

Không có tổ hợp Mtr

maxdo đó ta chỉ tính với giá trị mô men Mtr

minvì dàn đối xứng nên ta chỉ tính cho 1 bên và lấy giá trị đối xứng cho phía bên kia Giả sử ta tính với mô men đặt ở đầu trái

II.3-Nội lực tính toán các thanh dàn:

Ta xác định nội lực các thanh dàn bằng phơng pháp giản đồ CREMONA

32

Trang 2

Với tĩnh tải ta chỉ cần vẽ cho 1 nửa dàn với nửa còn lại ta lấy đối xứng.

Với trờng hợp hoạt tải tác dụng lên 1/2 dàn thì ta phải vẽ riêng lấy đối xứng với trờng hợp chất tải phía bên kia Để có giá trị cho cả dàn ta cộng giá trị ứng với 2 nửa dàn

Với mô men đầu dàn ta sẽ vẽ cho từng trờng hợp mô men M=1daNm, sau đó nhân lên với giá trị của Mtr

min= -40.718daNm; Mph

t= -16.462daNm (có dấu âm).Từ đó ta suy ra với trờng hợp mô men ở nửa phải của dàn

II.4-Tổ hợp nội lực:

Nội lực tính toán của các thanh dàn đợc lấy ở các cột tổ hợp nội lực Ta tiến hành tổ hợp bằng cách cộng những trị số có dấu thích hợp do các tải trọng tạm thời với trị số do tải trọng th-ờng xuyên ở mỗi dòng để đợc giá trị lớn nhất về kéo và nén và đợc ghi vào bảng tổ hợp nội lực.Trong các tổ hợp thì tĩnh tải luôn luôn phải có Còn các hoạt tải thì tuỳ các hoạt tải mà ta lấy thêm vào hay không(cột 1 hay cột 0,9).Các tổ hợp ta có đánh số ô tiến hành tổ hợp để dễ theo dõi nh ghi trong bảng

Giản đồ Crêmôna do tĩnh tải

Tải trọng tác dụng :

G1=B (gm+gd).1,25= 6.(489,7 + 20,59).1,25 = 3.827,2 daN

G2 = B (gm+gd).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN

G3 = B (gm+gd).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN

G4 = B (gm+gd).d + (a.gk + gb + a/2.gcm).B

= 6.(489,7 + 20,59).3 + 6.(3.40 + 140 + 1,5.14)

= 9185+ 1594 = 10779daN

G5=B.(gm+gd+gcm).d=6.(489,7 + 20,59+14).3 = 9185 daN

Giản đồ Crêmôna do hoạt tải

P1= P.d/2=585.1,25 = 731,3daN

P2= d.P= 3.585 =1755daN

P3= d.P= 3.585 =1755daN

P4= d.P= 3.585 =1755daN

P5= d.P= 3.585 =1755daN

MA=0

VpB = (P1.0+P2.2,75 + P3.5,75 +P4.8,75 + P5.11,75/2)/23,5

= (731,3.0+1755.2,75 + 1755.5,75 +1755.8,75 + 1755.11,75/2)/23,5

33

Trang 3

= 1727daN.

VpA = P1+P2+P3+ P4+P5/2 - VpB = 6874 – 1727 = 5.147 daN

Giản đồ Crêmôna do mô men

Mtr

min = -40.718daNm ; M ph

t = -16.462daNm

Đồ giải Crêmôna với M = 1daN.m

Đặt ở đầu trái VA=VB = 1/L = 1/23,5 = 0,0426 daN

H = 1/ho =1/2,2 = 0,4545daN Nội lực các thanh do M = 1daN.m gây nên

Giản đồ Crêmôna do dàn phân nhỏ trái

Với dàn phân nhỏ ta tách ra vẽ riêng

Tính lực tác dụng lên dàn phân nhỏ

Với dàn phân nhỏ ngoài cùng có nhịp 2,75m

G 1 =G1/2+G2/4 =3.827,2/2 + 9185/4 = 4.210 daN

G2 =G2/4+G3/4 = 9185/2 = 4.593 daN

G3 =G3/4+G4/4 = 9185/4 + 10779/4 = 4.991 daN

Đối với hoạt tải cũng đợc xác định tơng tự :

P1 = P1/2+P2/4 = 731,3/2 + 1755/4 = 804,4daN

P2 = P2/4+P3/4 = 1755/4 + 1755/4 = 877,5daN

P3 = P3/4+P4/4 = 1755/4 + 1755/4 = 877,5daN

III-Xác định tiết diện thanh dàn:

Chọn tiết diện thanh cần tuân theo nguyên tắc tiết diện đã chọn nhỏ nhất là L50x5, nên chọn không quá 6-8 loại thép

Ta chọn bản mã chung cho cả dàn và có bề dày bm=14mm.Bề dày bản mã đợc chọn dựa theo nội lực tính toán lớn nhất của thanh xiên đầu dàn X1 = 63.165daN(chọn theo bảng 4-4 giáo trình thiết kế KC thép nhà CN)

Chiều dài thanh theo các phơng x, y đợc xác định nh sau :

34

5750

3011 2760

D1

3863

1932

X 4

4204

D2 6000

3011 3011

T4

X

3

42 04

21 02

1932 X2

36 73

20 03

70

Trang 4

III.1 Tính toán thanh cánh trên :

Do dàn có nhịp L= 24m nên thanh cánh không thay đổi tiết diện Nội lực lớn nhất là : 92.211daN thuộc T4 đây cũng là thanh có chiều dài tính toán lớn nhất vì trong phạm vi cửa trời không có thanh bụng chia nhỏ và không có tấm mái

- Chiều dài tính toán của thanh T4:

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = l/cos = 3/0,9965 = 3,011m

+ Ngoài mặt phẳng dàn ta có : NT4 > NT3

=> ly = (0,75+0,25.NT3/NT4).l1

= (0,75+0,25x83.156/92.211)x300 = 292,64 cm

l1 : khoảng cách giữa 2 điểm cố kết không cho cánh dàn dịch chuyển ra ngoài mặt phaẻng dàn Với thanh T4 l1 là khoảng cách từ vị trí chân cửa trời đến thanh chống nóc ở đỉnh dàn l1 = 300cm

Ta giả thiết  = 80tra bảng phụ lục II.1 ta có =0,722

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NT4/R = 92.211/(0,722x2250x1) = 56,76cm2

với []=120 tra bảng I.5 phụ lục 1 sách thiết kế kết cấu thép

- Bán kính quán tính yêu cầu : ryc

x= lx/[ ] = 301,1/120 = 2,51cm

ryc

y = ly/[] = 292,64/120 = 2,44cm

Ta chọn thép góc 2L160x90x12 có:A = 2Ag = 2.30 = 60cm2

có rx = 5,11cm > ryc

x= 2,51cm

có ry = 4,16cm > ryc

y = 2,44cm

35

6' 6

3011

12 12

90

y

14

T4

Trang 5

Kiểm tra ứng suất

x = lx/rx = 301,1/5,11 = 58,92

y = ly/ry = 292,64/4,16 = 70,35

max = 70,35 < [] = 120tra bảng ta có min = 0,782

 = N/minA = 92.211/0,782x60 =1.965,28daN/cm2< R=2250daN/cm2

Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu

III.2 Tính toán thanh cánh dới :

Cánh dới cũng chỉ làm 1 loại tiết diện xác định theo nội lực lớn nhất D2 = 92.966daN

- Chiều dài tính toán của thanh cánh dới:

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = 6m

+ Ngoài mặt phẳng dàn : ly = 12m vì ở mắt giữa dàn có thanh chống suốt dọc nhà Diện tích cần thiết : Act = N/.R = 92.966/1x2.250 = 41,32cm2

Ta chọn thép góc 2L125x9 có:A = 2Ag = 2.22 = 44cm2

có rx = 3,86cm

có ry = 5,63cm

Bán kính quán tính yêu cầu:

rx yc= lx/[] = 600/400 =1,5cm < rx

ry yc= ly/[] = 1200/400 = 3cm < ry

 = N/.A = 92.966/1x44 = 2.113daN/cm2 < R=2250daN/cm2

III.3 Tính toán thanh xiên đầu dàn X1:

- Chiều dài tính toán của thanh xiên đầu dàn :

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = a = 200,3cm

36

6000

D2

125

14

9 9

y

Trang 6

2760

2003

1669 3

673

140

14

10 10

y

X2

19

19 31 5

90

7 7

14

y

+ Ngoài mặt phẳng dàn : ly = l = 367,3cm

- Lực tính toán : NX1 = -63.165daN

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NX1/R = 63.165/(0,722x2250x1) = 38,88cm2

x= lx/[ ] = 200,3/120 = 1,67 cm

ryc

y = ly/[] = 367,3/120 = 3,06cm

Ta chọn thép góc 2L90x140x10 có:A = 2Ag = 2x22,9 = 45,8cm2

x = 1,67cm

có ry = 6,92 cm > ryc

y = 3,06cm Kiểm tra ứng suất

x = lx/rx = 200,3/2,56 = 78,24

y = ly/ry = 367,3/6,92 = 53,08

max = 78,24 < [] = 120

tra bảng ta có min = 0,734

 = N/minA = 63.165/(0,734x44,4)

= 1.938 daN/cm2<

R=2250daN/cm2.Vậy tiết diện

chọn đảm bảo yêu cầu

III.3 Tính toán thanh xiên X2:

- Chiều dài tính toán của thanh xiên :

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = lx0,5 = 386,3x0,5 =193,15 cm

- Lực tính toán : NX2 = 45.980daN

Diện tích cần thiết : Act = N/.R = 45.980/1x2.250 = 20,44 cm2

Ta chọn thép góc 2L90x7 có:A = 2Ag = 2x12,3 = 24,6cm2

có rx = 2,77cm

có ry = 4,21cm

Bán kính quán tính yêu cầu:

rx yc= lx/[]

= 193,15/400 = 0,48 cm < rx

ry yc= ly/[]

= 386,3/400 = 0,96cm < ry

 = N/.A = 45.980/1x24,6

= 1869daN/cm2 < 2250daN/cm2

Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu

cầu

37

Trang 7

6 6

14

2102

y

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = lx0,5 = 420,4x0,5 = 210,2cm

- Lực tính toán : NX3 = -15.659daN

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NX3/R = 15.659/(0,722x2250x1) = 9,64cm2

x= lx/[ ] = 210,2/120 = 1,75 cm

ryc

y = ly/[] = 420,4/120 = 3,50 cm

Ta chọn thép góc 2L63x100x6 có:A = 2Ag = 2x9,59 = 19,18cm2

x = 1,75 cm

y = 3,50 cm Kiểm tra ứng suất

x = lx/rx = 210,2/1,79 = 117,43

y = ly/ry = 420,4/5,07 = 82,92

max = 117,43 < [] = 120

tra bảng ta có min = 0,48

 = N/minA

= 15.659/(0,48x19,18)

= 1.701 daN/cm2<

R=2250daN/cm2 Vậy tiết diện

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = lx0,8 = 420,4x0,8 = 336,32cm

- Lực tính toán : NX4 = -4.232daN & NX4 = 1.418daN

Ta thấy thanh X4 chịu cả kéo và nén nhng giá trị nén lớn hơn nhiều so với chịu kéo vậy ta chỉ cần tính toán cho điều kiện chịu nén

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NX3/R = 4.232/(0,722x2250x1) = 2,61 cm2

x= lx/[ ] = 336,32/120 = 2,80 cm

ryc

y = ly/[] = 420,4/120 = 3,50 cm

38

Trang 8

42 04

100 14

6,56,5

7 7 y

90

y 14

Ta chọn thép góc 2L100x6,5 có:A = 2Ag = 2x12,8 = 25,60 cm2

x = 2,8 cm

x = lx/rx = 336,32/3,09 = 108,84

y = ly/ry = 420,4/4,58 = 91,79

max = 108,84< [] = 120

tra bảng ta có min = 0,537

 = N/minA

= 4.232/(0,537x25,60)

= 307,84 daN/cm2<

R=2250daN/cm2 Vậy tiết diện

III.6 Tính toán các thanh Đứng Đ1, Đ2, Đ3 :

Các thanh đứng có giá trị nội lực

tơng đối nhỏ ta chỉ tính toán đối

với thanh có giá trị nội lực lớn

nhất là Đ2 có giá trị nội lực N =

-10.105daN Sau đó các thanh

còn lại lấy giá trị kích thớc

thanh giống Đ2

- Chiều dài tính toán của

thanhđứng Đ2:

+ Trong mặt phẳng dàn : lx = lx0,8 = 268,9x0,8 = 215,12 cm

- Lực tính toán : Đ2 = -10.105daN

Diện tích tiết diện cần thiết là: Act= NĐ2/R = 10.105/(0,722x2250x1) = 6,22 cm2

x= lx/[ ] = 215,12 /120 = 1,79 cm

ryc

y = ly/[] = 268,9/120 = 2,24 cm

Ta chọn thép góc 2L90x7 có:A = 2Ag = 2x12,3 = 24,6cm2

x = 1,79 cm

x = lx/rx = 215,12/2,77 = 77,66

39

Trang 9

T1 = 14.190daN

T2 = 82.911daN

X1

63.1

65da N

X2 = 4 5.9 80

Q2 = 10.940daN

y = ly/ry = 268,9/4,21 = 63,87

max = 77,66 < [] = 120tra bảng ta có min = 0,734

 = N/minA = 10.105/(0,734x24,6) = 559,64 daN/cm2< R = 2250daN/cm2

IV-Tính toán chi tiết dàn:

Sơ bộ đánh số nút nh hình trên:

Các nút dùng liên kết hàn, phơng pháp hàn tay

Thép hình có số hiệu BCT3K2 có:

(B=3650daN/cm2;RC=2250daN/cm2

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

Phơng pháp hàn tay có h = 0,7; t =1;

h Rgh=0,7.1800=1260daN/cm2

t Rgt=1.1650=1650daN/cm2 => ((.R)min=h Rgh= 1260daN/cm2

Các thanh dàn liên kết vào bản mã bằng các đờng hàn góc ở sống và ở mép Đờng hàn góc liên kết các thanh vào bản mã phải đảm bảo yêu cầu cấu tạo :

hhmin<= hh <= 1,2min

min là chiều dày của thép mỏng nhất

hhmin Tra bảng có đợc

lhmin<= lh <= lhmax

lhmin = max{4hh ;40mm}

lhmax = 85h.hh

IV.1 Tính mắt trung gian :

a-Mắt 1:

*Thanh xiên X1:

-Tính đờng hàn liên kết thanh xiên :

X1= -63.165daNvào bản mã:

Ns = k.X1/2 = 0,75x63.165/2 = 23.687 daN

Nm = (1-k).x1/2 = 0,25x63.165/2 = 7.896 daN

k: Hệ số phân phối lực dọc của thép góc cho

đ-ờng hàn sống, theo bảng 4.6 có k=0,75 với

thép góc không đều cạnh

Ta chọn chiều cao đờng hàn sống là hhs = 12mm

Ta chọn chiều cao đờng hàn mép là hhm = 8mm

Hệ số điều kiện làm việc là  = 1

Chiều dài của đờng hàn sống là:

lhs=Ns/(.hhs.(.R)min) + 1 = 23.687/(1x1,2x1260) + 1 = 16,67 cm

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng hàn thoả mãn chọn đờng hàn sống :

hs.ls=12x170 = 2.040 mm2

40

Trang 10

Chiều dài của đờng hàn mép là:

lhm=Nm/(.hhm.(.R)min) + 1 = 7.896/(1x0,8x1260) + 1= 8,83 cm

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng hàn thoả mãn chọn đờng hàn mép :

hm.lm = 8x90 = 720 mm2

*Thanh xiên X2:

- Tính đờng hàn liên kết thanh xiên X2 = 45.980daN vào bản mã:

Ns = k.X2/2 = 0,7x45.980/2 = 16.093 daN

Nm = (1-k).X2/2 = 0,3x45.980/2 = 6.897 daN k: Hệ số phân phối lực dọc của thép góc cho đờng hàn sống, theo bảng 4.6 có k=0,7 với thép góc đều cạnh

Ta chọn chiều cao đờng hàn sống là hhs = 8mm

Ta chọn chiều cao đờng hàn mép là hhm = 6mm

Hệ số điều kiện làm việc là  = 1

Chiều dài của đờng hàn sống là:

lhs=Ns/(.hhs.(.R)min) + 1 = 16.093/(1x0,8x1260) + 1 = 16,97 cm

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng hàn thoả mãn chọn đờng hàn sống :

hs.ls = 8x170 = 1.360 mm2

Chiều dài của đờng hàn mép là:

lhm=Nm/(.hhm.(.R)min) + 1 = 6.897/(1x0,6x1260) + 1= 10,12 cm

Ta thấy điều kiện về chiều dài đờng hàn thoả mãn chọn đờng hàn mép :

hm.lm = 6x110 = 660mm2

*Thanh cánh:

- Tính đờng hàn liên kết thanh cánh : T1 = 14.190daN; T2 = -82.911daN;

Q2 = P2+G2 = 1.755 + 9.185 = 10.940daN

Ta tính đờng hàn cho thanh cánh với lực tính toán là hiệu số nội lực giữa 2 lực tính toán T1 và

T2:

T = T2-T1 = 82.911 - 14.190 = 68.721daN

Ts = kxT/2 = 0,65x68.721/2 = 22.334daN

Tm = (1-k)xT/2 = 0,35x68.721/2 = 12.026 daN

k:Hệ số phân phối lực dọc của thép góc cho đờng hàn sống, theo bảng 4.6 có k = 0,65 với thép góc không đều cạnh

Lực tập trung Q2 phân bố đều cho các đờng hàn thanh cánh Nội lực tác động lên đờng hàn sống và mép của thép góc nh sau:

Ns = [(k.T + Q2.sin/2)2+(Q2cos/2)2]1/2/2

= [(0,65x68.721 + 0)2 + (10.940/2)2]1/2/2

= [(44.669)2+(5.470)2]1/2/2 = 22.501daN

Nm = [((1-k).T +Q2sin/2)2+(Q2cos/2)2]1/2/2

= [(0,35x68.721 + 0)2 + (10.940/2)2]1/2/2

41

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	833,5 KB
File đính kèm	dathep1.rar (6 MB)