Kết cấu thép 2 Chương 5

Kết cấu thép

CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỘT

I/ Xác định chiều dài tính toán cho từng đoạn cột:

1/ Cột trên: cặp nội lực |N|max ; Mtư

2/ Cột dưới:

Cặp nội lực : + |N|max ; Mtư  Thiết kế cho Nct

+ Mmax ; Ntư  thiết kế cho nhánh mái

3/ Xác định chiều dài tính toán

a/ Trong mặt phẳng khung: (X_X):

_ Lập tỉ số độ cứng giữa các cột :n= 2

1

//

t d

J H n= 2

1

* d t

H J

2

N N

X

Y Y

 chiều cao bản khung : hb  t h  2c

Diện tích thực của tiết diện cột trên: Fth  2 c c bb b  hyc  F

2/ Kiểm tra tiết diện đã cho:

 Xác định các thông số đặc trưng hình học của tiết diện:

b

c

J W

  ;

2

0Y

Y Y

l r

_ Kiểm tra ổn định của cột trong mặt phẳng tác dụng của môment uốn :

+ Xác định độ lệch tâm tương đối: mx = e * th

X

F W

+ Hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện trên 

1 / Chọn tiết diện và xác định các đặc trưng hình học:

_ Đối với nhánh cầu trục : Nmax ; Mtư ( N1; M1 )

_ Đối với nhánh cầu trục : Mmax ; Ntư ( N2; M2 )

m ct

N F

R

 



_ Chọn tiết diện nhánh cầu trục: tiết diện chử I tổ hợp 3 thép bảng các đường hàn:

_ Xác định môment tĩnh của nhóm mái đối với mép ngoài của tiết diện:

_ Xác định đặc trưng hình học của nhánh mái:

+ môment của nhánh mái đối với trục X1- X1:

 ;

m y m

y

t m

J r

X

l r

 

; 2

d y

y

H r

 Đối với toàn cột dưới: Fd = Ftct + Ftm ; C = hd – Z0

_ Mô ment tĩnh đối với trục X1- X1: Sd = Sx1 = Fct*C  X-X

d

J r

F

1

o x Y

d

l r

2/ Kiểm tra tiết diện đã chọn:

_ Xác định lại lực dọc trong nhánh cầu trục:

_ Kiểm tra ổn định nhánh cầu trục ngoài mặt phẳng khung: *

lt td

F M

R E

_ Kiểm tra tiết diện các thanh giằng: lg ; Ftx ; rtx ; Jx Từ td ; R  lt

_ Tính lực cắt quy ước trong cột dưới:

Qtt = Qqu  Q ( tổ hợp)





+ Bước 2: Kiểm tra

VÍ DỤ: Thiết kế cột trên với cặp nội lực:

Nội lực tính toán : Nmax = 512,39 (KN) ; Mtư = 341,41 = (KN.m)

X

Y Y

n

1 2

3, 7 6

0,87 9, 65 1,15

t d

Y Y Y

l r

b c

Cầu trục: /Nmax/ = 790,54 (KN) ; Mtư = 822,74 (m)

Mái : Mmax = 956,56 (KN.m) ; Ntư = 682,85 (KN)

Qmax = 139,18 (KN)

X tm

 Kiểm tra tiết diện đã chọn:

Từ  td,R  41,1; 21   0, 907

_ Tính lực cắt qui ước:

1 6

7 , 1 5 1 0 2 3 3 0 *

qu

N E

* ( ) *

WS

C

N l

IV / Thiết kế chi tiết cột:

1/ Mối nối giữa 2 phần cột:

a/ cánh ngoài :

Tiết diện D-D : /Mmax/ = 90,16 (KN.m)

/Ntư/ = 440,42 (KN) _ Tính lực dọc tương ứng mà nhánh mái phải chịu :

 SƠ ĐỒ TÍNH:

_ Chọn sơ bộ tiết diện :

_ Bản bụng của nhánh cầu trục cột dưới được xẻ rãnh cho bản bụng dầm vai luồn qua 2 bản bụng

này liên kết với nhau bằng 4 đường hàn

_ Chọn chiều cao dầm vai :

_ Chiều cao đường hàn liên kết

3/ Chân cột-Liên kết chân cột với móng :

_ Cột dưới là cột rỗng chịu nén lệch tâm nên tiết diện của mỗi nhánh cột dưới có cấu tạo khác

NEN bd

BD

N

KN Cm F

_ Tải phân bố trên dầm đế :qDD BD*2 l 1,23*12,769  15,705(  ) KN cm

_ Tải trọng tập trung tác dụng lên dầm đế : NDD  * q l  15, 7*25 392, 5(  ) KN

_ Xác định chiều dài của đường hàn giữa thép góc của nhánh mái và dầm đế :

_ Xác định chiều cao dầm đế : chiều cao dầm đế đủ để bố trí các đường hàn mà trên nhánh mái

truyền xuống =>hdd = 30(cm) => kích thước dầm đế : B*h* = (250*300*10)

 Tiết diện sườn ngăn : B*h* = (250*300*10)

_ Chọn đường hàn liên kết sườn ngăn và bản bụng nhánh mái:

Chon hh

5/ Tính bulông neo chân cột và móng:

a/nhánh mái:

_ Lực kéo lớn nhất bên nhánh mái: Nmnhổ = 1274,59 (KN)

_ Giả sử chọn 2 bulông bố trí như hình vẽ Tính lực kéo tác dụng lên 1 bulông

ô 1274, 59

637, 29( ) 2

nh BL

_ Vì lực nhổ của nhánh mái truyền xuống nguy hiểm hơn nhánh cầu trục nên ta chọn lực nhổ để

tính sườn neo bulông:

_ Môment tác dụng lên sườn ngang bulông: MS  * N l  637,29*0,1 63,73    KNm

 Chọn tiết diện sườn neo bulông:

Chiều cao = hdd = hS = 30 (cm)

Chiều dày = dd = 1 (cm)

40

³_ Sườn neo bu lông được hàn vào dầm đế bằng 2 đường hàn má ngoài Ta chọn hh = 1(cm) ; lh =

 Chọn bản nắp đậy để neo bulông : 140*200*50

_ chọn chiều dài đường hàn liên kết giữa bản nắp đậy và sườn neo bulông:

lh = 200 (mm) = 20 (cm)

hh = min = 10 (mm) = 1 (cm)

_ Kiểm tra bền đường hàn:

3 * 1 , 1 5 *

1 * 2 0

6 6 , 6 7 6

Tài liệu tham khảo:

-Thiết Kế Kết Cấu Thép Nhà Công Nghiệp Một Tầng, NXB khoa học và kỹ thuật,

GS: Đoàn Định Kiến chủ biên

-Kết Cấu Thép – cấu kiện cơ bản, NXB khoa học và kỹ thuật, Phạm Văn Hội chủ

biên

-Kết Cấu Thép Công Trình Dân Dụng và Công Nghiệp, NXB khoa học và Kỹ thuật

Phạm Văn Hội chủ biên

-Hướng dẩn đồ án môn học KẾT CẤU THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT

TẦNG NXB- Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh NGÔ VI LONG chủ biên