THUYẾT MINH

Tính khung với mô men cầu trục : Vì tải trọng không đặt trực tiếp lên xà ϕ1 = ϕ2 = 0 Xà ngang cứng vô cùng, ản số là chuyển vị ngang của mút trên... Tính khung với tải trọng gió : Tải tr

- Chế độ làm việc của cầu trục trung bình.

I Xác định kích thước chính khung ngang :

- Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục : K = 5250 mm

- Kích thước từ tim rây đến mép ngoài : B1 = 300 mm

- Sơ bộ chọn chiều cao của ray và đệm : hr = 0.2 m

- Chiều cao của dầm cầu trục chạy :

- Độ vỏng của kết cấu mái : f = 0.27 (khoảng 1/100 nhịp)

⇒ Chiều cao thực của phần cột trên :

- Ht = hr + hdct + Hk + 0.1 + f = 0.2 + 1.5 + 3.15 + 0.1 +0.27 = 5.2 m.Như vậy, làm tròn ta lấy : Ht = 5.2 m, Hd = 11.9 m

• Xác định kích thước theo phương ngang :

- Nhịp cầu trục : Lk = 25.5 m

- Kích thước phần đầu cầu trục : B1 = 0.3 m

- Khe hở an toàn giữa mút cầu trục và mép trong cột trên : D = 0.06 m

⇒ Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị :

2

L

=λ

Hệ số vượt tải

Tải trọng tính toán (daN/m 2 )

1 Tấm panen bê tông

d Trọng lượng kết cấu bậu cửa trời :

Chọn trọng lượng cửa trời :

Hoạt tải tác dụng lên cột :

P = P` * B = 105 * 12 = 1260 daN/m2

A = (G* L)/ 2 = (6052,2 * 27) /2 = 81704,7 daN = 817,04 KN

Do tải trọng tạm thời :

A` = (P *L) /2 = (1260 *27) /2 = 17010 daN= 17 KN

b Do trọng lượng bản thân dầm cầu trục :

Ta có công thức kinh nghiệm :

2 dct dct

y1 = 1

y2 = 0,875

y3 = 0.56

y4 = 0,44

⇒ Để tính được các giá trị y này ta dựa vào các tam giác đồng dạng

Y = 2,9Suy ra :

Dmax = m.nc.Pmax.∑y =1.1 i ×0.85(480(0,56+0,44)+480(1+0,875)) = 1407,6 KN

Dmin = m.nc.Pmin.∑y =1.1 i × 0.85(130(0,56+0,44)+130(1+0,875)) = 382 KN

Tải gió tác dụng lên khung :

Gồm 2 phần : - Tập trung : đặt tại đáy vì kèo

- Phân bố : dưới đáy vì kèo

-0.6 W'

⇒ 1.227

2

256.1197.12

KK

Tính C1, C3 :

Ta có : α = acrtg 0.12 = 6.8430

57.024

2.24.14L

⇒ C1 = -0.6

75.324

90L

' n.q K.B C h

w

'

w =1.3*83*1.227 6 ( 0.6 0.72 0.6 1.5 0.5 0,72 0.6 2.2)× × − × − × − × − ×'

- Khi tính khung với tải trọng không phải là tải trọng đứng tác dụnglên dàn thì xem dàn cứng vô cùng.

• Tính nội lực khung :

Giã thiết Jd/Jt = 8

Jdan/Jt = 32

 Jdan = 32 Jt = 4Jd

1 Tính khung với tải phân bố đều lên xà ngang :

7181J

J

t

d − = − =

=µ

281.04.11

2.3H

Ht

=

=

=α

* Mô men lệch tâm tại vai cột :

Ta tính với tính tải trước sau đó suy ra cho hoạt tải

+ Tỉnh tải :

d t e

Ta có : P 630 0.21

g = 2998.6=

⇒Mô men cuối cùng do hoạt tải gây ra :

B t c d c A

223.58 46.93

227.71

21.75 103.55 94.56 47.82

2 Tính khung với mô men cầu trục :

Vì tải trọng không đặt trực tiếp lên xà ϕ1 = ϕ2 = 0

Xà ngang cứng vô cùng, ản số là chuyển vị ngang của mút trên

Sơ đồ ngang :

H

EJ002,11H

EJ501,52R

2

Chiều của phản lực : ngược chiều chuyển vị

* Mô men do Mmax và Mmin gây ra :

( ) ( ) ( ) ( )

B t C d C A B

' B

t ' C

d ' C

( )

' B

⇒Phản lực trong liên kết thêm :

' 1p B B

Chuyển vị ẩn số :

Nhân biểu đồ mô men đơn vị với trị ∆ rồi cộng với biểu đồ mô mentrong hệ cơ bản do Mmax, Mmin, được kết quả :

- Tại cột trái :

kNm418.0187.538.1061.4M

kNm618.10475

.1038.1104.0M

kNm916.3061.438.1104.0M

kNm064.0051.2EJ

H38.1H

EJ440.1M

A

d C

t C

d

2 2

d B

−

=+

kNm607.2634.038.1440.1M

' t C

' B

=+

Md'

kNm174.7570.138.1061.4

2 H

EJ d = οο

4.061 4.061

M HCB

d EJ 1.440 1.440

P ∆ = 1

P max

0.104 min

0.104

1.37 3.03 3.92

10.62 1.17

1.23 4.06

10.48

2.61 0.06

0.63 2.05

3 Tính khung với với lực hãm ngang T :

Lực hãm ngang T đặt tại cao trình dầm có thể hướng ra hoặc hướng vào

Bỏ qua lực dọc phát sinh trong cột Không có mô men lệch tâm tại vaicột (ϕ1 =ϕ2 =ϕ=0)

d 2 d

H123.6H

EJ061.4M

kNm640.0EJ

H123.6H

EJ104.0M

kNm135.1EJ

H123.6H

EJ185.0M

kNm816.8EJ

H123.6H

EJ440.1M

M

d

2 2

d '

A

d

2 2

d '

C

d

2 2

d '

T

d

2 2

d B

EJ

0.104

2 H 1.440 d

3 Tính khung với tải trọng gió :

Tải trọng gió cỏ thể đảo chiều nên ta chỉ cần xét một trường hợp, kết quả

có thể sử dụng cho trường hợp kia bằng cách lập biểu đồ gió quanh trụcthẳng đứng 1800

2 2 B

qMM

kNm696.2075

.0960.27q

qMM

kNm261.3175.0684.41q

qMM

' A A

' C C

' B B

' ' '

H816.97H

EJ061.4M

kNm751.10696

.20EJ

H816.97H

EJ104.0M

kNm569.109261

.31EJ

H816.97H

EJ440.1M

d

2 2

d '

A

d

2 2

d '

C

d

2 2

d '

B

=+

q=6.355 kN

HCB

q'=4.766 kN

4.061

M

10.75 109.57

17.74 99.15

M p 27.96

41.68

20.97 21.26

B Tieát dieän C t Tieát

dieän C d Tieát dieän A

0.9 -1.14 0.00 -6.46 0.00 -6.46 0.00 22.40 0.00 -3.52

(ph)

1.0 -8.82 0.00 0.64 0.00 0.64 0.00 24.87 0.00 -2.96 0.9 -7.93 0.00 0.58 0.00 0.58 0.00 22.38 0.00 -2.66 6' (ph)LH 1.0 8.82 0.00 -0.64 0.00 -0.64 0.00 -24.87 0.00 2.96

Nội lực tính toán : từ bảng tổ hợp nội lực

+ Cột trên : cặp nội lực nguy hiểm nhất :

1

2 t d 1

192.2

1 Thiết kế tiết diện cột :

Thiết kế tiết diện cột trên :

Chọn tiết diện hình chữ H đối xứng từ 3 bảng thép

Ta có độ lệch tâm :

cm89m89.0428

380N

η = 1.25 : hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện

R = 22 kN/cm2 : cường độ thiết kế của vật liệu thép

Kiểm tra :

2 c

2 b

x x

3 x

y

2x x

Như vậy λmax =38.71< λ =[ ] 120

Độ lệch tâm tương đối m :

⇒ Cột không cần kiểm tra bền vì Fyc ≤F; m1<20

* Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn :

x 1.25

λ = và m1 = 7.01 tra bảng II.2 - phụ lục II ta được hệ số ϕ =lt 0.194

2 lt

* Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn :

Ta có M2 = - 380 ứng với tổ hợp 1,2,3,4,6,8 tại mặt cắt B→ ứng với đầu kia

ta có mô men tương ứng :

3

MMM

2 2 y

o b

b

bản cánh thoả mản điều kiện ổn định cục bộ

- Bản bụng :

Vì khả năng chịu lực của cột được xác định theo điều kiện ổn định tổng thể

h xác định theo bảng 3.4Với :

o b

6 3

0.9 0.5

R1.25 0.8

2.1 100.9 0.5 1.25

2.2 1047.6

→ bản bụng thoả mản điều kiện ổn định cục bộ

Thiết kế tiết diện cột dưới :

Chọn tiết diện nhánh :

y

m55.0155.0C55.0

y

1 2

1961

45.0680C

MC

yN

1 1

Lực nén lớn nhất trong nhánh mái : tính được theo giá trị Mmax+ =M2 và N2

tương ứng :

kN10361

6621

55.0680C

MC

yN

2 2

Giã thiết hệ số ϕ=0.8, diện tích yêu cầu của các nhánh là :

- Nhánh cầu trục ( nhánh 1 ) :

2 1

nh 1

1228.0

501R

=

- Nhánh mái (nhánh 2) :

2 2

nh 2

1228.0

1036R

2 1

x1 x1

.80

53.38.09.2822

8.0288.0F

ZFZ

i

i i

( )

2 3

h

Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện tới nhánh 1 :

cm66.5777.962.804.54

2.80C

N2 1

o

y x

967.7

Chọn và bố trí thanh bụng như hình vẽ, khoảng cách các nút giằng a = 1000

mm, thanh giăng hội tụ tại trục nhánh

Chiều dài thanh xiên :

cm16.13902

.10077

.96c

a

Góc giữa trục nhánh và trục thanh xiên :

695.0sin06

.449677

.0100

77.96

Nội lực nén trong thanh xiên cho lực cắt thực tế Q = 85kN

Ftx = 12.8 cm ; rmintx = 1.57 cm

24.1

16.139r

S

tx min max = = = < λ =

λ

Tra bảng II.1 - phụ lục 2 => ϕmintx =0.736

Lấy hệ số điều kiện làm việc của thành xiên γ = 0.75 kể đến sự lệch tâm giữatrục liên kết và trục thanh

Điều kiện ổn định :

2 2

tx tx

tx

8.12736.075.0

12.61F

6 6

.0

1969677

.0

3911.0680C

MC

yN

1

Độ mảnh của nhánh

y1 y1

Từ λmax =λ 1 =66.81 tra bảng II.1 - phụ lục II ta được ϕmin =0.783

Kiểm tra ứng suất :

2 2

1 nh min

1

nh 11.20kN/cm 22kN/cm

4.54783.0

36.447F

=

δ

Nhánh 2 : Nội lực tính toán :

kN01.4129677

.0

6629677

.0

5766.0680C

MC

yN

Từ λmax = λ =y2 73.76 tra bảng II.1 - phụ lục II ta được ϕmin =0.746

Kiểm tra ứng suất :

2 2

2 nh min

2

nh 6.88kN/cm 22kN/cm

2.80746.0

01.412F

=

δ

* Kiểm tra theo trục ảo x – x với cặp M1, N1 :

34.1101.2

102.25.41ER

73.066.57305299

6.13444

yJ

Fem

cm29m29.0680

196N

M

e

6

3 td

td

1 x 1 1

1

1 1

* Kiểm tra theo trục ảo x – x với cặp M2, N2 :

34.1

68.111.39305299

6.13497

yJ

Fem

cm97m97.0680

662N

M

e

td

2 x 2 2

2

2 2

tx h3

s min

tx hm

2 Thiết kế các chi tiết cột :

a Nối cột trên với cột dưới – vai cột.

+ Nối hai phần cột :

Dự kiến mối nối khuếch đại ở cao hơn mặt trên vai cột 500mm; Mối nối cánhngoài, cánh trong và bụng cột trên tiến hành trên cùng một tiết diện Thiên về

an toàn, nội lực dung để tính mối nối là nội lực ở tiết diện ngang trên vai cột(tiết diện Ct)

,kNm138M

,kNm125M

kN435N

435b

M2

N

t

1 1

−+

=+

=

Cánh ngoài nối bằng đường hàn đổi đấu thẳng, chiều dài đường hàn bằng bềrộng cánh cột trên, chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép bảng nhánh máicột dưới

Ứng suất trong đường hàn đối đầu nối cánh ngoài là :

428b

M2

N

t

2 2

−+

=+

+ Tính toán dầm vai :

Dầm vai tính như dầm, đơn giản nhịp l = bd = 1 m

Dầm vai chịu uốn bởi lực tập trung Strong = 495.6kN truyền từ cánh trong củacột trên, sơ đồ tính toán :

Chọn chiều dày bản đáy mút nhánh cầu trục của cột δ =bd 20mm

Chiều rộng sường đầu dầm cầu trục : bs = 300 mm

Chiều dày bản bụng dầm vai : xác định từ điều kiện áp cục bộ của lực tậptrung (Dmax + Gdcc)

Chiều dài truyền lực ép cục bộ đến bụng dầm vai :

Theo yêu cầu cấu tạo : hdv≥ 0,5bd = 0,5 m

Chọn hdv = 70 cm; Chiều dày bản cánh dưới dầm vai bằng 10 mm Chiều caobản bụng dầm vai hbdv = 70 – (2 +2) = 66 cm

* Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai :

Mô men chống uốn của bản bụng :

b Chân cột – liên kết cột với móng :

Lực nén lớn nhất ở tiết diện chân cột:

2 nh yc

bd

08.1

01.412R

N

Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh cầu trục :

B = bc + 2δbd + 2C = 30 + 2 x 1 + 2 x 3 =38 cm → Chọn B = 40cm.Chiều dài L của bản đế từng nhánh :

cm5.940

5.381B

FL

yc bd 2 yc

bd

cm4.1040

2.414B

FL

yc bd 1 yc

412.01

0.515kN / cm

40 20447.36

* Tính mô men trong các ô như cấu tạo chân cột :

Theo các kích thước cạnh ô và loại ô, tính mô men uốn trong các ô này vànhận thấy rằng :

Ở nhánh mái, mô men lớn nhất là ở bản kê b cạnh (ô 145x132)

91.05.14

2

13a

9

11a

64.116R

M6

Chiều dài cần thiết của đường hàn sống và mép :

2dd hs

(bg : bề rộng cạnh thép góc bằng 10cm; ag : khoản cách từ trục trọng tâmnhánh mái đến đường hàn sống thép góc = 3.2 – 0.6 = 2.6 cm)

( )g

2dd hm

dd dd dd

2

3 dd

2 dd

- Liên kết bụng nhánh và bản đế :

⇒ Chọn thống nhất hh = 0,8 cm cho mọi đường hàn ngang.

* Tính bu lông neo :

Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn tổ hợp (1,7)

Nội lực dùng tính bulông neo ở nhánh mài :

kN41.2949

.01.1

83.359n

n

N

N

kNm95.30489

.4879

.01.1

58.223M

nn

M

M

b t t

g b t t

×

=

Lực kéo trong nhánh mài :

kN71.1399677

.0

5766.041.2949677

.0

95.304C

yNC

bl yc

N

Nội lực dùng tính bulông neo ở nhánh cầu trục

kN41.2949

.01.1

83.359n

n

N

N

kNm17.64823

.4659

.01.1

59.223M

nn

M

M

b t t

g b t t

×

=+

×

=

Lực kéo trong nhánh cầu trục

kN82.5509677

.0

3911.041.2949677

.0

17.648C

yNC

bc yc

2 chon

neo

.

th 2 25.5 50.2cm

* Tính sườn đỡ bulông neo :

Chọn chiều dày sườn δ = 12 mm, chiều cao sườn bs = 250mm

2

82.5502

N

(e : khoản cách từ trục bu lông neo đến mép ngoài dầm đế chọn 8 cm)

Sườn hàn vào dầm đế bằng 1 đường hàn bên, chọn hh= 10 mm

1 Sơ đồ và các kích thước chính của dàn :

Dàn có sơ đồ hình thang, độ dốc cánh trên i = 0.12 chiều cao đầu dàn là 2.2mChiều dài thực tế của dàn : L0 = L – 2ht = 24 – 2 x 0.5 = 23 m

Kết cấu cửa trời : Lct = 6 m, cao 1.5 m

Ta có sơ đồ dàn :

2 Tải trọng và nội lực tính toán :

a Tính tải :

Trọng lượng mái

Trọng lượng cửa trời

Trọng lượng bản than dàn và hệ giằng

b Hoạt tải : hoạt tải mái

Để xác định nội lực dàn ta cần đưa tải trọng về tập trung ở mắt dàn thuộcthanh cánh trên Tại chân cửa trời có thêm tải trọng là trọng lượng kết cấucửa trời, ở biên cửa trời có thêm trọng lượng cánh cửa kính và bầu cửa

c Tải trọng gió :

Là lực tập trung wi đặt tại mút dàn

d Mô men đầu dàn :

Khi dàn liên kết cứng với cột, ngoài các tải trọng đặt trực tiếp lên dàn, dàncòn chịu mô men ở hai đầu dàn

* Ta có

227.1

K

6.0C

6.0C

57.024

2.24.11

* Mô men đầu dàn :

Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta có cặp mô men đầu dàn :

kNm380

Mtr =−

- Với tải trọng thường xuyên : vẽ cho nửa dàn đến khi đồ giải xuất hiện tínhđối xứng.

- Với hoạt tải : giải cho nửa dàn trái, nửa dàn phải lấy đối xứng Cho toàn dànthì cộng cả 2 nửa để suy ra kết quả

- Với mô men đầu dàn : vẽ giản đồ cho trường hợp M = -1 đặt ở đầu trái dàn

từ đó suy ra M = -1 đặt ở đầu phải dàn Và tính được nội lực do M gây ra :

3

d B

24.95 21

- Với nút có kết cấu cửa trời :

P4 = d2.P = 3 x 630 = 1890 daN = 18.90 kN

Với các dàn phần nhỏ : tách ô dàn phân nhỏ, xác định tải trọng đặt ở mắt và ôdàn phân nhỏ vẽ giản đồ dàn Để an t oàn ta xem như lực đặt ở mút dàn phânnhỏ là hoạt tải có trị số bằng (P2 + G2) Nội lực trong thanh dàn phân nhỏ được cộng vào nội lực của thanh chính khi nội lực của thanh dàn phân nhỏ làm tăng nội lực tính toán của thanh chính đó

f'

e'

3' 4' 5'

6' 6 5

4 3

d c

358.55

b

a 2

1

43.09

86.18 86.18

c,1 b

18.9 18.9

75.6

f e

b' k

0.0417 0.0417

0.4546

0.4546

1' 2'

3' 4' 5'

6' 6 5

4 3 i b

a 2

1

0.1354

0.1113 0.1875

0.0831

0.2563

0.0452 0.3407

2

3,4

6'

4',3' 5' 2' a

1

26.27 26.27

d1 m

1 c1

z 1

33.11 39.67

2

ph tu

tr 1

tr min.N M NM

ph 1

ph min

tr 1

tr

tu.N M NM

78.4 70.5 T3 -592.6 -484.9 -112.1 -100.9 112.5 101.2 0.0 0.0 0.0 -704.7

78.4 70.5 T4 -643.9 -526.8 -120.7 -108.6 -26.7 -24.0 0.0 0.0 0.0 -764.5

-76.5 -68.9

xiên

X1 -511.6 -418.6 -97.5 -87.8 -42.9 -38.6 42.7 38.4 0.0 -609.2

-2.7 -2.4 X2 278.5 227.8 51.9 46.7 34.0 30.6 40.1 36.1 330.4 0.0

- Tiến diện nhỏ nhất : L50x5

- L = 21 ≤ 24 m : Không thay đổi tiết diện thành cánh

- Bề dày bản mã : Nội lực lớn nhất trong các thanh bụng N = 609.2 → chọn

220053

.0

105.764R

Độ mảnh cho phép của thanh cánh chịu lực nén [λ]= 120

Nội lực nguy hiểm : N = 790.5

Diện tích cầu thiết của tiết diện

2 2

22001

105.790R

.0

105.790R

=

Độ mảnh cho phép của thanh xiên đầu làm chịu lực nén [λ] = 120

→ Bán kính yếu cầu :

[ ]

[ ]

ox x

x oy

2.187

min x

4.330R

N

×

=ϕ

04.33

y max =λ = = < λ =

Độ mảnh cho phép của thanh bụng chịu kéo [λ] = 150

rx = 2.47 cm

ry = 3.72 cm

[ ] 1500

.14447

.2

6.355

x = = < λ =

λ

5.11972

.3

5.444

.0

107.113R

Tính các chi tiết của dàn :

• Tính cho mắt trung gian thanh cánh trên giữa hai thanh T1 và T2 :

X2X1

704.7 kN170.4 kN

Các thanh bụng liên kết vào bản mắt bằng đường hàn sống và đường hànmép, nút không nối thanh cánh

- Liên kết thanh X1 : lấy hs = 8 mm, hm = 4 mm

Thép có cường độ R = 22 kN/cm2, R = 16.5 kN/cm2, R = 18kN/cm2 Hàn

( ) 2 ( )2 m

Lực tập trung theo phương thẳng đứng : ∆P = 117.9 – 113.7 = 4.2 kN

- Liên kết thanh cánh trên T2 và T3 :

210.8kN

=

764.5 kN

46.6 kN

Các thanh bụng liên kết vào bản mắt bằng đường hàn sống và đường hànmép, nút không nối thanh cánh

- Liên kết thanh X3 : lấy hs = 6 mm, hm = 4 mm

=

229.3kN

Nội lực tính toán nối cánh :

Chọn bản nối tiết diện 25cm × 0.8cm có lh = 25cm > 23.6 (cm)

Kiểm tra cường độ của bản nối :

Bản nối có 2 lộ bu lông Φ20 có :

[ ]

bn bnth

→ Chọn tiết diện sườn 10×100×150 có ∑lh = × =4 15 60 (cm)

46.6

.6 kN

Chọn bản nối tiết diện 25cm × 0.8cm có lh = 25cm > 22.7 (cm)

Kiểm tra cường độ của bản nối :

Bản nối có 2 lộ bu lông Φ20 có :

bn bnth

+ Nút dưới : là nút chính truyền phản lực gối tựa

RA = NX1.sinα (α : góc hợp bởi thanh X1 với phương thẳng đứng)

Tính liên kết giữa bản mắt và bản gối :

Chọn bề rộng của sườn gối 120 mm, bề dày sườn gối :

Chọn tiết diện gối đỡ 30×160 mm, bản gối 20×120 mm

Kiểm tra điều kiện chịu ép mặt giữa bản gối và gối đỡ :

Nem = 433.96 kN

2 em

Chiều dài gối đỡ được xác định từ điều kiện liên kết cột chịu phản lực RA

đường hàn :

A s

Chọn chiều dài gối đỡ 280 mm

Chọn sườn gối có chiều dài 55 cm, liên kết với bản mắt bằng 1 đường hàn dài

54 cm Hai đường hàn này chịu lực RA = 433.96 kN và H1 = 172.73 kN.Ứng suất do lực ngang gây ra :

Tính liên kết thanh cách trên vào bản mã : NT1 = - 33.1 kN

Chọn đường hàn sống và hàn mép theo cấu tạo : 4x40mm

Tính liên kết thanh dàn phân nhỏ vào bản mã : Npn = 39.67 kN

Chọn chiều cao đường hàn hh = 6mm

Chọn chiều dài bản gối là 30 cm, lh = 29 cm

3

h h h

b1 = 5 + 10 10(cm)

Lực bản mắt tác dụng lên đoạn này chính là lực tập trung trong 2 bu lông trêncùng :