Thuyết minh đồ án thép nhà công nghiệp

THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG Số liệu thiết kế : -Kết cấu khung :Thép CT3 -Kết cấu bao che: +Mái : Tấm Panel BTCT kích thước 3x6 m +Tường : xây gạch +Móng :BTCT mac 200 4.Liên kết hà

THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

Số liệu thiết kế :

-Kết cấu khung :Thép CT3

-Kết cấu bao che:

+Mái : Tấm Panel BTCT kích thước 3x6 m

+Tường : xây gạch

+Móng :BTCT mac 200

4.Liên kết hàn và bulông

5.Địa điểm xây dựng :Khu công nghiệp Hoà Khánh, Đà nẵng

PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1/ Sơ đồ khung ngang và kết cấu mái nhà công nghiệp

Khung ngang : gồm có cột và rường ngang , liên kết cột và rường ngang là cứng

Cột : chọn phương án cột có phần cột trên đặc và phần cột dưới rỗng

Dàn hình thang hai mái dốc với mái lợp bằng tấm Bê tông cốt thép (Panel sườn ) , độ dốc mái i=1/10

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 2

B A

-0.87 ±0.00

30000

+ 18.20

+ 14.13 + 20.50 + 21.00

870 1413

2200

4070 +8.00

Trong đó : Hcc là chiều cao gabrit của cầu trục

100 khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu

f khe hở phụ xét đến độ võng của kết cấu và thanh giằng , lấy bằng 200  400

mm , ở đây ta chọn f = 350 mm

H2 chọn chẵn modul 200 mm

 Chiều cao từ mặt nền đến cao trình dưới rường ngang H

H = H1 + H2 = 10000 + 3600 = 113600 mm

 Chiều cao phần cột trên :

Htr = H2 + Hcc + Hr

Hcc chiều cao dầm cầu chạy lấy Hcc = B/8 = 6000 / 8 = 750 mm

Hr cao trình ray tra bảng IV – 7 loại KP-80 có Hr = 130 mm

 Htr = 3600 + 750 + 130 = 4500 mm

 Chiều cao phần cột dưới được tính từ bản đế chân cột đến chổ thay đổi tiết diện

Hd = h – Htr + Hch = 136000 – 4500 + 1000 = 10100mm

Chọn Hch = 1000 mm

 Bề rộng cột trên : btr

Bề rộng phần cột trên cột lấy khoảng (1/8 1/12)Htr , = 750mm

Chọn btr=500mm

 Bề rộng cột dưới :

Lấy khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài của cột a=250mm

bd = a +  = 250 +750 = 1000mm

 Kiểm tra điều kiện không vướng vào cột trên

bd – bt  B1 + C1

Vì Q =30 / 5 T nên chọn C1 = 60 mm

Khe hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong của cột D=75mm

Khoảng cách từ trục ray đến trục ray đến mút cầu chạy B1=300mm

 1000 – 500 = 500  300 + 60 = 360 mm thoả mãn điều kiện

Như vậy đảm bảo không bị vướng vào phần cột trên

2/Chiều cao dàn mái

3000 3000

i= 1/10

3000 3000

30000

Chiều cao đầu dàn tại chỗ trục định vị chọn Hđd = 2,2m

Độ dốc cánh trên 1/10

Chiều cao giữa dàn H gd=2,2+24/2 x1/10=3,4m

Hệ thanh bụng là loại tam giác có thanh đứng, khoảng mắt cánh trên lấy thống nhất là 3m ,tính đến trục định vị

Bề rộng cửa trời Lct=(0,30,5)L = 12m

Chiều cao cửa trời gồm 1 lớp kính cao 1,5m

Bậu cửa phía trên cao 0,2m

Bậu cửa phía dưới cao 0,8m

Tổng chiều cao cửa trời là : Hct = Hbt + Hbd + i.hc = 1,5 + 0,2 + 0,8 = 2,5m

Tổng chiều cao nhà là : H = H + Hgd + Hct = 13,6 + 3,4 + 2,5 = 19,5m

Kích thước dàn mái

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 4

42000 6000

b/Hệ giằng cánh dưới

c/Hệ giằng cửa mái

PHẦN II : TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

Tải trọng tác dụng lên khung ngang gồm :

-Tải trọng thường xuyên do kết cấu chịu lực và kết cấu bao che

-Tải trọng tạm thời do cầu trục

-Tải trọng gió

-Các loại tải trọng đặc biệt do động đất ,nổ …

Để tiện tính toán ta xét tải trọng tác dụng lên dàn,tải trọng lên cột ,tải trọng gió

1.Tải trọng tác dụng lên dàn

-Tải trọng thường xuyên:

+Tải trọng của mái

+Tải trọng cửa trời

+Trọng lượng bản thân kết cấu

-Tải trọng tạm thời :

+Tải trọng sửa chữa trên mái

a.Tải trọng thường xuyên

+Tải trọng các lớp mái tính theo cấu tạo

d/Hệ giằng đứng

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 6

TT Cấu tạo các lớp mái Tải trọng tiêuchuẩn

(KG/m2 mái)

Hệ số vượt tải

Tải trọng tính toán (KG/m2 mái)

Tấm mái cỡ 3  6m

Lớp cách nhiệt dày 12cm bằng BT

xỉ  = 500 KG/m2

Lớp XM lót =1,5cm

Lớp chống thấm 2giấy+3 d ầu

Hai lớp gạch lá nem = 4cm có lát

1,2 1,2 1,1

Quy đổi ra mái bằng với cos = 0,995

gmtc =3306/0,995=3290 N/m2 mái

gmtt =3738/0,995 =3719 N/m2 mái

+Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng

Tính sơ bộ theo công thức :

gd=1,2 n.d.L (KG/m2 mặt bằng)

gd=1,2x1,1x0,6 x 24 = 19KG/m2 =187 N/m2

Trong đó :

1,2 :hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng

n=1,1 hệ số vượt tải

d=0,6 :hệ số trọng lượng bản thân dàn

L=24m :nhịp dàn

+Trọng lượng kết cấu cửa trời

Trọng lượng này tập trung ở các chân cửa trời ta cũng phân bố trên mặt bằng nhà

Theo công thức kinh nghiệm :

g1ct=1218 KG/m2 ở đây lấy g1ct= 12KG/m2 =117,7N/m2

g1ct =117,7x1,1=129,5N/m2

+Trọng lượng kính và khung cửa trời

Trọng lượng cánh cửa (kính +khung ) : gk= 35kg/m2 =343,4N/m2

Trọng lượng bậu cửa trên và bậu cửa dưới lấy bằng 100KG/m =981N/m dài

Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa là :

b.Tải trọng tạm thời

Lấy ptc=736N/m2 mặt bằng nhà với hệ số vượt tải n=1,4

Tải trọng tạm thời phân bố đều trên xà ngang p=n.ptc.B=1,4x736x6 = 6180,3 N/m2

2.Tải trọng tác dụng lên cột

a.Do phản lực của dàn :

+Tải trọng thường xuyên : A = g.L/2 = 24,92x24/2 =298,3KN

+Tải trọng tạm thời :A' = P.L/2 = 6180,3.24/2 = 74164M = 74,2 KN

b.Trọng lượng do dầm cầu trục:

Gdct = n.dct ldct2 =1,2 x24x 62 = 1036,8KG 10,17KN

Trong đó :

n=1,2 hệ số vượt tải

dct =24 hệ số trọng lượng dầm cầu trục ,lấy (2437) với sức trục Q  75T

ldct =6m : nhịp dầm cầu trục lấy bằng bước cột 6m

c/Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu chạy

Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu chạy tác dụng lên cột thông qua dầm cầu chạy được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu trục sát nhau ở vị trí bất lợi nhất

Cầu trục với sức trục 30T có áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn nhất của một bánh xe là :

Cầu trục có bề rộng Bct= 6650mm

Khoảng cách giữa hai bánh xe k =5250m

Đặt bánh xe ở các vị trí sau:

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 8

Tính được tung độ yi của đương ảnh hưởng và tính được áp lực lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột

Dmax = nc .Pmax.yI = 0,85.547,4.(1+0,766+0,125)=879,9 KN

Dmin = nc .Pmin.yI = 0,85.138,3.( 1+0,766+0,125)=222,3 KN

Trong đó:

nc =hệ số tổ hợp ,nc =0,85 khi hai cầu trục chế độ làm việc nhỏ và trung bình

Các lực Dmax, Dmin đặt vào trục đó nhánh dầm cầu trục các cột, nên lệch tâm đối với cột dưới một đoạn là e lấy xấp xỉ e=bd/2=1/2 Do đó sinh ra momen lệnh tâm

Mmax=Dmax e= 879,9.1/2=439,93 KN

Mmin=Dmin.e = 222,3.1/2=111,15 KN

d/Đo lực hãm của xe con:

- Khi xe con hãm phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động.Lực hãm xe con , qua các bánh xe cầu trục , truyền lên dần hãm vào cột

Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe tính:

TTC 1 =0,1(Q+GT )nT /no

Trong đó : 0,1 hsố ma sát

nT =0,5: tỉ số giữa bánh xe thắng trên tổng số bánh xe

no =2 :số bánh xe hãm

TTC1 =0,1(50+18) 0,5/2 =1,7 T=16,677 KN

Lực hãm ngang Ttc 1 truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình dầm hãm : giá trị của T cũng được xác định bằng cách xếp bánh xe trên đường ảnh hưởng như khi xác định Dmax và Dmin

T=n c n TTC1 yI =1,2.0,85.16,677.( 1+0,766+0,125) =32,18 KN

3 Tải trọng gió tác dụng lên khung :

Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737-95 Nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp chiều cao nhỏ hơn 36m nên chỉ tính thành phần tĩnh của gió Áp lực gió tiêu chuẩn ở độ cao 10m trở xuống thuộc khu vực IIBcó qTCo = 95 KG/m2

Tải trọng gió phân bố đều tác dụng lên cột tính:

Phía đón gió : q = n qo K.C.B ( KG/m )

Phía trái gió : q' = n qo K.C '.B ( KG/m )

Trong đó :

n=1,3 hệ số vượt tải

B=6m: bước cột ( bước khung )

K= hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo chiều cao

K=1,14

C : hệ số khí động lấy theo bảng (phụ lục V )

Giá trị tải trọng gió phân bố đều lên cột với hệ số quy đổi:  =1,1 là:

III.Tính nội lực của khung

1.Sơ đồ tính khung

0,6m -0,6

-0,6

+0,64

-0,6 -0,7

0,6m -0,6

-0,6

+0,64

-0,6 -0,7

18,2m

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 10

Jd J2

+ Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới của dàn : chiều cao khung tính từ đáy cột đến mép dưới

Cánh dưới vì kèo : với cột bậc thì lấy trục cột dưới tầng với trục

Cột trên :nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục cột nối trên Khi đó tải trọng đứng từ trên truyền xuống phải kể thêm momen lệch tâm ở chỗ đổi tiết diện cột :

Để tính khung ,cầu sơ bộ chọn trước độ cứng J của dàn , của các phần cột hay ít ra cần biết tỉ số các độ cứng này Có thể chọn sơ bộ theo công thức sau :

Momen quán tính dàn

2

340 10

1476000 cm4 Momen quán tính của tiêùt diện cột dưới được xác định theo công thức gần đúng :

J1 =

R K

D

.

2

1



b2dTrong đó : NA : phản lực của dàn truyền xuống

NA =A+A'=30,43+7,56 =38T

Dmax: Áp lực do cầu trục; Dmax =75,184 T

K1 : hệ số phụ thuộc vào bước cột và loại cột

K1 =2,5÷3 _Khi bước cột 6m lấy K1=2,5

J1=

2100 5 , 2

89690 2

38000 

.1002 =414060 cm4 Momen quán tính phần cột trên :

J2 = .( )

2 1

d

tr

b

b K

+Trong đó K2 - hệ số xét đến liên kết giữa dàn và cột ,liên kết giữa cột và dàn là cứng thì :

K2 =1,2÷1,8 ở dây lấy K=1,6

 J2 = 1 ) 2

1

5 ,

 =



1 , 1 1

J L

6

 =1,62<  =1,98

Do đó khi tính khung với các tải trọng không phải là tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dàn có thể bỏ qua biến dạng của dàn( coi dàn là cứng vô cùng, J1 = )

2.Tính với tải trọng thường xuyên phân bố đều trên xà ngang:

Dùng phương pháp chuyển vị ẩn số là góc xoay 1,2 và

chuyển vị ngang  ở đỉnh cột Ở trường hợp này ,khung đối

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 12

Trong đó r11 : Tổng phản lực momen ở các nút trên của khung khi =1

R1p : Tổûng momen phản lực ở nút đó do tải trọng ngoài

*Tìm r11

Trước tiên cần tính MBxà (mômen nút cứng B của xà)

MBcộtø (mômen nút cứng B của cột ) khi góc xoay  =1 ở hai nút khung

=0,291 EJ1Để tính MBcột của thanh có tiết diện thay đổi có thể dùng công thức ở bảng III-1 ,phụ lục III(của sách thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp)

Với quy ước dấu như sau :

-Mômen dương khi làm căng các thớ bên trong của cột và dàn

-Phản lực ngang là dương khi có chiều hướng từ bên trong ra bên ngoài Tức là đối với cột trái thì hướng từ phải sang trái Ta hiểu phản lực là do nút tác dụng lên thanh

6 , 14

5 , 4

007 , 6

176 , 1 4

3 4

2

EJ h

EJ B C A

C

0,054 EJ1Phản lực ở đỉnh cột do =1 gây ra:

2 1

6 , 14

007 , 6

57 , 1 6

h

EJ K

B

Vậy r11 = MBxà - MBcột =0,291EJ1 +0,0078 EJ1 =0,31 EJ1

R1p :Tổng phản lực mômen ở nút B do tải trọng ngoài gây ra :

12

24 92 , 24 12

11

31 , 0

1177

EJ EJ

Mômen cuối cùng ở đỉnh cột MBcột =M Bcột =-0,054 EJ1 KNm

Vậy momen ởvai cột : MC =MB +RB ht = -205,03 + 37,97 4,5 = 34,19KNm

Momen ở chân cột : MA =MB +RB h=-205,03 + 37,97.13,6 =349,24KNm

Mômen phụ sinh ra ở vai cột do sự lệch của trục cột dưới bằng Me=A.e

Nội lực trong khung do Me có thể tìm được bằng bảng ở phụ lục đối với cột 2 đầu ngàm vì

trong trường hợp này có thể coi Jd = và ngoài ra khung không có chuyển vị ngang do tải

trọng đối xứng Dấu của Me ngược vớidấu trong bảng:

3 4

] 4 ) 1 ( 3 )[

1 (

B C A

C B

] 176 , 1 4 ) 3082 , 0 1 (

57 , 1 3 )[

3082 , 0 1 (

9,067 8,866

14,488

Ic

Id

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 14

MP

3,585

0,867 2,754

)]

1 ( )[

1 ( 6

B AC

A B

65 , 74 (

007 , 6

) 3082 , 0 1 ( 849 , 2 57 , 1 )[

12

,

17

31,49 KN 3.Tính khung với tải trọng tạm thời tác dụng lên mái :

Ta có ngay biểu đồ đo hoạt tải gây ra bằng cách nhân các trị số của momen do tải trọng thường xuyên ở biểu đồ 7c với tỉ số :

P/q =

92 , 24

18 , 6

4 Tính khung với tải trọng dầm cầu trục

Trọng lượng dầm cầu trục Gdct =1T đặt vào trục nhánh đỡ dầm cầu trục và sinh ra mômen lệch tâm Mdct =Gdct e =1 9,81 1/2 =4,91 KNm

Nội lực khung xác định bằng cách nhân biểu đồ Me với tỉ số

:-e

dct

M M

91 , 4

Biểu đồ mômen ở hình 7c

5.Tính khung với mômen cầu trục Mmax , Mmin

Mmax , Mmin đồng thờøi có thể tác dụng ở hai cột ,

ở đây ta xét trường hợp Mmax ở cột trái , Mmin ở cột

phải

Giải khung bằng phương pháp chuyển vị với sơ đồ xà

ngang cứng vô cùng ,ẩn số chỉ còn là chuyển vị

ngang của nút

Phương trình chính tắc r11 +R1P =0

Trong đó :r11 là phản lực ở liên kết do chuyển vị đơn

vị  =1 gây Dùng bảng phụ lục tính được mômen

phản lực ngang của đầu B của cột

007 , 6

57 , 1 6

h

EJ h

849 , 2 12

12

h

EJ h

Momen tại các tiết diện khác :

Ở tiết diện vai cột :

MC=MB + RB Ht = 1,57

h

h h

EJ h

691 ,

h

EJ h

EJ



= 1,578 5 , 666 21 0 , 3082

2 1

h

EJ h

EJ



= 0 , 22 1

h EJ

Ở tiết diện chân cột :

h

EJ h

EJ

691 , 5

3 1 2

h EJ

Jd =  B

A

L

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 16

Ở cột bên phải ,các trị số mômen và phản lực có cùng trị số nhưng khác dấu

Biểu đồ momen như hình vẽ :

Phản lực trong liên kết thêm là :

- Cột trái:

74 , 65 5,892

93 , 439

e

M M

- Cột phải : 1 , 488

65 , 74

15 , 111

e

M M

Từ đó ta có momen ở cột trái :

26,93

18,417

4,0958,148

1 11

: 71 , 33

EJ h

EJ r

1 4 , 406

.

1 4 , 406

.

1 4 , 406

.

1 4 , 406

EJ

84,1 = 94,02 KNm

Lực cắt tại chân cột : QA =

1 , 10

02 , 94 69 ,

= -28,28 KN Lực dọc NB =NCt = 0

1 4 , 406 1

EJ

h h

J E

33,91 = - 101,77 KNm

MCt = 0,2 .4,406  17 , 37 

1

2 2

1

EJ

h h

1 4 , 406

.

EJ

h h

1 4 , 406

EJ

h h

EJ

15,85 =189,51 KNm

1 , 10

07 , 85 51 , 189

1,711 KN Lực dọc NB =NCt = 0

NA =NCd =Dmin = 222,30 KN

Biểu đồ momen ở( hình 10c)

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 18

6.Tính khung với lực hãm ngang T

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

- Lực T có thể tác dụng ở cột trái hoặc cột phải , chiều hướng vào cột hoặc hướng ra khỏi cột Dưói đây ta giải khung với trường hợp T đặt vào cột trái , hướng từ trái sang phải , các trường hợp khác của lực Tcó thể suy ra từ trường hợp này

Trình tự tính giống như tính với Mmax, Mmin

Vẽ biểu đồ M do  =1 gây ra trong hệ cơ bản và đã tính được r11 =-11,382 31

H EJ

Dùng công thức trong bảng phụ lục tra được mômen và phản lực do T gây ra trong hệ cơ bản (hình 11a) Lực T cách đỉnh cột 1 đoạn 3,5 m

5 , 4

) 2 [(

06 , 1 2 72 , 1 ).

174 , 0 213 , 0 2 [(

) 174 , 0 213 , 0 ( 6 ] 06 , 1 2 27 , 1 ).

174 , 0 2 [(

) 174

3 [ ) 1

, 4

174 , 0 213 , 0 2 ( 28 , 2 2 27 , 1 3 [ ) 174 , 0 213 , 0 ( 6 )]

174 , 0 2 ( 28 , 2 2 27 , 1 3 [ )

Vậy R1P =RB +RB =24,95 +0 = 24,95

=-1 2

1 3

11

382 , 11

95 , 24

EJ

h EJ

h r

Mômen cuối cùng tại các tiết diện cột khung M=M  +MP

Ở cột trái

MB =1,57 .3,26 64 , 01

1

2 2

EJ

h h

1 3 , 26

).

EJ

h h

1 3 , 26 ).

EJ

h h

1 2

)]

75 , 0 5 , 4 ( 691 , 5 57

,

1

EJ

h h

EJ h

1 3 , 26 ).

EJ

h h

1 3 , 26

.

EJ

h h

1 3 , 26

.

EJ

h h

73

,

=9,47 KN

7 Tính khung với tải trọng gió

Ở đây tính với trường hợp gió thổi từ trái sang phải với gió từ phải sang trái thì chỉ việc thay đổi

vị trí cột (sơ đồ tải trọng như hình 4b)

Dã có biểu đồ M do =1 trong hệ cơ bản và có:

r11 =-11,382 31

H

EJ

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 20

Bây giờ chỉ tính momen và phản lực do q và q' gây ra trong hệ cơ bản :

Ở cột trái :

007 , 6 12

176 , 1 8 054 , 1 57 , 1 9

12

8

h q K

C BF

-77,087 KNm

RB =

007 , 6 2

054 , 1 894 , 2 3 176 , 1 57 , 1 2 2

1

3

697 , 16 382

, 11

017 , 13

EJ

h EJ

h







Biểu đồ mômen cuối cùng :

Ở cột trái :

MB =

1

2 2

1 16 , 697

578

,

1

EJ

h h

1

EJ

h h

1

EJ

h h

, 10

99 , 18 06 , 836

1 16 , 697

578

,

1

EJ

h h

1

EJ

h h

1

EJ

h h

EJ

+ 120,79 =795,80 KNm

VA = 9 , 81

2

1 , 10

5 , 0 1

, 10

08 , 6 90 , 785 2

IV TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Nội lực tính toán được xác định cho 4 tiết diện B,CT ở phần cột trên và Cd ,A ở phần cột dưới Mỗi tiết diện xét 4 cặp nội lực Mmax ,Ntư ; Mmin ,Ntư ; Nmax ,Mtư ; Nmin ,Mtư

Riêng lực cắt lớn nhất ở tiết diện chân cột thì được xác định phụ thuộc vào M vàN

Các tải trọng được chọn theo 2 tổ hợp cơ bản

-Tổ hợp 1 : gồm tải trọng thường xuyên và một tải trọng tạm thời

-Tổ hợp 2 : gồm tải trọng thường xuyên và nhiều tải trọng tạm thời nhân với hệ số 0,9

+Tổ hợp theo nguyên tắc sau :

-Nội lực do tải trọng thường xuyên phải luôn luôn xét đến trong mọi trường hợp

-Khi kể đến nội lực do lực hãm ngang T phải kể đến nội lực do áp lực đứng Dmax , Dmin Chiều và vị trí móc cẩu ở cột phải hay cột trái

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 22

PHẦN 3 : THIẾT KẾ CỘT

I.THIẾT KẾ PHẦN CỘT TRÊN

1.Xác định chiều dài tính toán

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm để chọn tiết diện cột làcặp M,N ở tiết diện B

M = -556,77KNm ; N=356,28KN

Các cặp khác có trị số nhỏ , rõ ràng là không nguy hiểm bằng cặp đã chọn

.Để chọn tiết diện cột dưới có thể chọn nhiều cặp tùy theo tính toán từng bộ phận Để nhằm xác định chiều dài tính toán của các phần cột ta chọn cặp có N lớn nhất M =1041,33 KNm; N= 1166,97KN

Tính các hệ số :

5 , 4

1 , 10 7

1

1 2 1

2

Ht

H J

J i

0,321

527 , 3 1

7 1 , 10

5 , 4

.

2

m J

J H

H

d t

m = N1/N2 = 3 , 275

28 , 356

97 , 1166

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung bằng :

Phần cột trên lY2 =ht -hdct = 4,5 - 0,75 = 3,75 (m)

Phần cột dưới lY1 =hd =10,1(m)

2Chọn tiết diện cột trên :

a.Chọn tiết diện:

- Cột trên chọn đặt , tiết diện chữ I đối xứng ,chiều cao tiết diện cột đã chọn trước a = btr = 500mm

- Độ lệch tâm : e =

28 , 365

77 , 556



N

M

=1,5242 m =152,4 cm (Sơ bộ chọn  = 0,45 h ; giả thuyết x =0,8 )

Sơ bộ lấy n=1,4 và bán kính lõi: x=0,4 h=0,4.50 20 cm ;bán kính quán tính rx=αx a

Độ mảmh qui ước :

 Diện tích yêu cầu của tiết diện tính theo công thức

50

4 , 152 2 , 2 4 , 1 ( 210

28 , 356 ) 2 , 2 4 ,

1

h

e f

N

=140,2 cm2

byc =loy/ αy λx=375/0.64,3=19,2 cm

hyc =lox/ αx λx=17,08/0,42.81,3=52,1 cm

Chọn chiều dày bán bụng :  w = 10 mm (khoảng 1/70-1/100 h,)

Chọn chiều dày bán cánh : tf =167 mm( 1/20- 1/30 h t)

Chọn chiều rộng bán cánh: bf =320 mm

2 12

.

q b

h b

c c

50 (

6 , 1 32 ) 12 / 6 , 1 32

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 24

x

10 1 , 2

2100 63

b.Kiểm tra độ ổn định trong mặt phẳng khung :

- Độ lệch tâm tương đối : m =e /x=152,4 /18,94 = 8,1

- Hệ sồ ảnh hưởng tiết diện với

Tiết diện chữ I có : 0x  1 , 992  5

5 m 8  , 1 20

16 , 56

8 , 108

- Tra bảng (D.9 TCXDVN 338:2005) ta được : = 1,4 - 0,2  = 1,4 - 0,02 1,992 =1,36 x

- Độ lệch tâm quy đổi : me = .m = 1,36 8,1 = 11,01

Từ  và mx e tra bảng D.10 ta được lt = 117,6/1000

điều kiện ổn định :

28 ,







c.Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung :

Momen tình toán khi kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung là momen lớn nhất I' tại tiết

diện 1/3 cột

Momen tính toán tại tiết diện B có trị số MB =556,77 KNm do các tải trọng : 1,2,4,6,8 Vậy

momen tương ứng ở đầu kia (tiết diện C ) do các tải trọng đó là :

MC =-45,86 – 10,233+ 23,418 + 5,760 -5,472 = - 32,39 KNm

468 500

Tiết diện cột trên đặc

Mô mem ở 1/3 tiết diện cột :

M' = MC + 2/3( MB - MC )

= -32,39 + 2/3 ( -556,77 + 32,39 ) = -317,2 KNm

* M' có trị số không nhỏ hơn 1/2 MB

MB /2 = 556,77/ 2 = 278 KNm

- Độ lệch tâm : e'=

28 , 365

2 , 317 '

10 1 , 2

10 1 , 2 14 , 3 2

Từ y= 49,02tra bảng D.8 TCXDVN 338:2005 được : y =0,871

Điều kiện ổn định :

A C

N

y y

.



2 , 149 871 , 0 248 , 0

28 , 365

= 11,33KN/cm2=1,133 MPa < R = 2,1 MPa d.Kiểm tra ổn định cục bộ:

*Ổn định cục bộ của bản cánh :

Tỉ số chiều dài tự do của bản cánh :

bo =

2

1 32 2

thì : bo/ tf

f

E

) 1 , 0 36

10 1 , 2

=19,51

Kiểm tra :   9 , 69 

6 , 1

5 , 15

Bản cánh đảm bảo ổn định cục bộ

+ Ổn định cục bộ của bản bụng :

Ổn định cục bộ của bản bụmg cột chịu nén lệch tâm phụ thuộc vào độ mãnh của cột , vật liệu cột , hình dáng tiết diện cột ,độ lệch tâm tương đối m và hệ số đặc trưng phân bố ứng suất pháp trên bản bụng (  ')

J

M A

SVTH : LÊ VĂN TOÀN Lớp 03X1C Trang 26

Với bản bụng cột ,vì khả năng chịu lực của cột được xác định theo điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung nên tỉ số g/h [ hw/ tw ] xác định theo bảng 35/trang54

Có m = 8,1 1 và x= 2,57 > 2 Tra bảng 33-TCXDVN 338:2005

[ hw/tw] = ( 1,2 + 0,35 ) E / R=(1,2 + 0,35 2,57) 3

6

10 1 , 2

10 1 , 2

= 66,4

Tiết diện có hw/tw =

1

2 6 , 1

50 

=46,8 < [hw/tw]= 66,4

Như vậy tiết diện đã chọn được thỏa mãn

3.Thiết kế tiết diện cột dưới rỗng:

3.1Chọn tiết diện cột

a.Dạng tiết diện cột:

Cột dưới rỗng có tiết diện không đối xứng , bao gồm hai nhánh : nhánh ngoài ( nhánh mái) và nhánh trong ( nhánh cầu trục ) Nhánh ngoài dùng tiết diện tổ hợp của một thép bản với hai thép góc , nhánh trong dùng tiết diệïn tổ hợp từ 3 thép bản dạng ( chữ I ) Dựa vào bản nội lực ta có cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1 ( nhánh cầu trục ) là :

* Lực tác dụng lên mỗi nhánh :

-Lực dọc lớn nhất trong nhánh 1(nhánh cầu trục):

Nnh1=N1 y2/ C +M1 /C = 791,87/ 2 + 686,45 / 1 = 1082,39 KN -Lực dọc lớn nhất trong nhánh 2(nhánh mái):

Nnh2=N2 y1/ C +M2 /C = 1166,97 / 2 + 1041,33/ 1 = 1624,82 KN

* Chiều dài tính toán mỗi nhánh :

+ Trong mặt phẳng khung : lox4

+ Ngoài mặt phẳng khung : loy4= loy

* Chọn tiết diện : Như cột chịu nén đúng tâm

Anh1yc =Nnh1 /.f giả thuyết : =0,8

Đối với nhánh cầu trục :

Acty/c =Nnhct /.f =

21 8 , 0

39 , 1082

=64,43 cm2 Chiều cao tiết diện nhánh lấy khoảng ( 0,30,5 ) bd và vào khoảng ( 1/20 1/30 ) Hd ta chọn b=500 cm

Nhánh 1 dùng tiết diện chữ I như hình vẽ :

Diện tích tiết diện nhánh :

25 2 , 1

50 ( 12

2 , 1 25 [ 2 12

6 , 47 8 ,

03 , 3127

81 , 42954

AMyc =NMnh /.f =

21 8 , 0

82 , 1624

= 96,7 cm2Dùng tiết diện nhánh gồm 2 thép góc đều cạnh L140.10 diện tích 27,3 cm2; và bản 460 1,0

; Z10 = 3,82 cm

Diện tích tiết diện nhánh 2 :