Đồ án bê tông cốt thép công trình ( Có bản vẽ CAD kèm theo )

Tài liệu mang giá trị cao và đầy đủ cho mọi người làm lĩnh vực đề tài nghiên cứu ... SKKN: Tài liệu cho anh em tham khảo định dạng bằng file word, cad,… đem lại cho anh em kỹ thuật 1 nguồn tài liệu bổ ích.

bộ xây dựng trờng đại học kiến trúc hà nội

Sv thực hiện : bùi lê huy

Lớp : 99X6

- hà nội 2021

ChiÒu cao kÕt cÊu sµn

hs (m)

HÖ sè vît t¶i

ng

E (KN/cm2

- Hµn b»ng ph¬ng ph¸p hµn tay víi que hµn ∋ 42 cã :

thuyết minh tính toán

=

tc o

o s

s

q n

E n

l

4 1

72 1 15

δ - Tỷ số cần tìm giữa nhịp sàn và chiều dày sàn.

+ n0 - Độ võng tơng đối nghịch đảo của sàn

no =   f  

l

= 150 + E1- Môđun đàn hồi của thép sàn

2

4 2

1

3 , 0 1

10 06 , 2

1 − = −

= à

10 26 , 2 72 1 15

150 4

1.2.1.Kiểm tra độ võng

- Trong cấu tạo bản sàn thép đợc hàn với các dầm Khi tải trọng tác dụng lên sàn thì bản chịu uốn và bị biến dạng nhng các đờng hàn liên kết bản sàn với dầm giữ không cho bản sàn biến dạng tự do và ngăn cản biến dạng xoay tại các gối Vì vậy , tại các gối tạ sẽ phát sinh lực kéo H và mômen âm , để thiên về an toàn trong tính toán ta bỏ qua ảnh hởng của mômen âm tại gối mà chỉ xét đến lực kéo H

Cắt một dải bản rộng b =1 (cm) , sơ đồ tính toán bản là một dầm có hai gối tựa không chuyển vị thẳng , chịu tải trọng tính toán phân bố đều q

Với tấm sàn dày 1,0 (cm) có trọng lợng 0,785 (KN/m2) , do đó thép tấm sàn dày1,2 (cm) có trọng lợng là :

=

1

1 f

Trong đó:

+ f - Độ võng ở giữa nhịp của bản do riêng tải trọng qtc gây ra

s s tc o

J E

l q f

1

4

384

1 3

= 0,144 (cm4)

⇒

144 , 0 10 26 , 2

100 10 942 , 23 384

5

4

4 4

2 o

f 3

δ ⇒ α(1 + α)2 = 2

2

2 , 1

958 , 0 3

= 1,912 Bằng cách thử dần ta xác định đợc α = 0,679

Vậy , độ võng của sàn:

f = f0

α +

1

1

=0,958

679 , 0 1

Nh vậy : Bản sàn đảm bảo điều kiện độ võng cho phép

1.2.2 Kiểm tra cờng độ sàn

- Lực kéo H tác dụng trong dải bản rộng 1 (cm) tính theo công thức:

2 E δ b

l

f 4

2 π n

3,14 1,2.

H

22

542 , 1 2 , 1 1

56 ,

3 +

=

σ = 4,038 (KN/cm2) < γ R = 22,5 (KN/cm2)

Kết luận : Sàn đảm bảo chịu lực.

- Đờng hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải chịu đợc lực H chiều cao của đờng hàn đó xác định theo công thức :

0 , 28 ( ) 2 , 8 ( )

1 18 7 , 0

56 , 3

h

H h

γ β

Theo yêu cầu cấu tạo ta chọn hh = 6 mm

10 m

1 2

2 Tính toán thiết kế dầm sàn

2.1 Sơ đồ tính toán dầm sàn

Sơ đồ tính toán dầm phụ là dầm đơn giản nhịp l2 = 6 m chịu tác dụng của tải trọng phân bố đều từ sàn truyền vào Chia dầm chính thành 10 khoảng bằng nhau và bằng a =100

cm = 1 (m).

2.2.Tải trọng

Tải trọng tác dụng lên dầm sàn là tải trọng tiêu chuẩn ptc và trọng lợng của sàn thép

- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm sàn :

qtc = (ptc + gtc) a = ( 23 + 0,942 ) 1 = 23,942 ( KN/m )

- Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm sàn :

qtt = (ptc np + gtc ng) a = (23.1,2 + 0,942.1,05) 1 = 28,59 ( KN/m )

2 2

l

q max

85 , 77 (KN)

2

6 28,59

2 2

l

q max

2.4.Chọn kích th ớc tiết diện dầm

Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm (có kể đến biến dạng dẻo):

1 1,12.22,5.

12866 R.

1 C

2.5 Kiểm tra lại tiết diện

Ta kiểm tra bền có kể đến trọng lợng bản thân dầm:

- Nội lực tính toán lớn nhất thực tế :

56 , 130 8

2 0,422.6 128,66

max

04 , 87 2

0,422.6 77

, 85 max

- ứng suất pháp lớn nhất :

53 , 19 1,12.597

13056 1,12.W

max

M max

σmax = 19,53 < R.γ = 22,5 (KN/cm2)

- ứng suất tiếp lớn nhất :

28 , 4 9840.0,7

87,04.339 b

.δ x J x S max

Q max

28 , 4 max

3 l tc q 384

5 l

f

Tính tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm:

0,004 250

1 l

f 0,0034 9840

4 2,06.10

3 600 2 - 0,422)10 (23,942

384

5 l

f = ì + = <     = =

Kết luận: Dầm sàn chọn đạt yêu cầu cả về cờng độ và độ

võng Không cần kiểm tra ổn định tổng thể vì cánh nén của dầm đợc hàn vào tấm sàn nên không thể chuyển dịch đợc theo phơng ngang đợc

422 , 0 942 , 23

05 , 1 422 , 0 59 , 28

2 1 l tt

1 l tt

q

max

3.4 Thiết kế tiết diện dầm

3.4.1 Chọn chiều cao tiết diện

Chiều cao của dầm đảm bảo điều kiện:

20

kt d

d

h h

h h h

Trong đó :

- Chiều cao : hmax ≤ 1 , 6 − hds − hs = 1 , 6 − 0 , 33 − 0 , 012 = 1 , 258 ( m )

- Chiều cao hmin có thể tính gần đúng theo công thức:

l E

l R

14618 400 1000 23 384

max

M yc

39 , 9467 15 ,

=

kt

Dựa vào hmin và hkt , sơ bộ chọn chiều cao hd =104 (cm)

3.4.2.Kiểm tra lại chiều dày bụng δb

Kiểm tra chiều dày bản bụng theo khả năng chịu cắt :

47 , 10 2 , 1 104

871 5 , 1 5

,

=

b d

h

J J b

d

.h yc W

3 b

100000 28

, 492304

93 , 29

23

10 06 , 2

4 , 10 10

1

) 52 8 , 20 ( ) 2

1 5

1 ( 30

4

cm b

R

E b

cm h

b

cm h

b

b

C

c c

c C

d C

d C

C C

δ δ

δ δ

b

c

c c

) 52 8 , 20 (

93 ,

, 2177 max

12

3 1,2.100 th

h

.2

th x J th

50 , 2205 th

x W max

M max

σmax = 23 , 15 (KN/cm2) > R = 23 (KN/cm2)

Vì σmaxlớn hơn R 0 , 65 0 < 5 0 nên có thể chấp nhận đợc

⇒ Dầm chính đạt yêu cầu về cờng độ

- Không cần kiểm tra võng vì đã có: hd = 104 (cm) > hmin = 78,08 (cm)

3.6.Thay đổi tiết diện dầm

3.6.1.Xác định kích thớc tiết diện thay đổi

Để tiết kiệm thép , giảm nhẹ trọng lợng dầm khi thiết kế dầm ta thay đổi tiết diện dầm ở phần dầm có mômen uốn bé Điểm thay đổi tiết diện cách gối tựa một đoạn:

10 ( 1 , 67 2 )

5

1 6

1 5

1 6

1,7 - 10 7 , 1 44 , 176 2

x l '.x tt

q x

1 , 7 ) 582 , 25

2

10 (

44 , 176 ) 2

1 (

k h R x M ct

4 6367,16.10 2

d h

ct x W ct

x

- Diện tích cần thiết cho cánh dầm thay đổi

73 , 42 2

104

) 100000 32

, 331092 (

2 2

d h

b J

ct x J 2 ct

42,73 '

c

c

ct x

18

) ( 19 2

) ( 4 , 10 10

Chọn bc'= 22 cm - Thoã mãn điều kiện trên

2 2 c

h c

' c 2b b

104

328888.2 d

3.6.2 Kiểm tra tiết diện dầm tại chỗ thay đổi tiết diện dầm

- Kiểm tra theo ứng suất pháp:

6324,77

124478 '

- Kiểm tra theo ứng suất tơng đơng:

σ σ 3.τ2 R

1

2 1

h '.

σ

σ

d

b x

1 = = = (KN/cm2)

+

b

' x

' c x 1

J

.S Q τ

'

c c c

h b

2 , 1 328888

4 582,25.224 '.

J

.S Q τ

b x

c x

σtd = 19,77 (KN/cm2) < R = 23 (KN/cm2)

Kết luận : Tiết diện thay đổi đủ khả năng

chịu lực.

3.7.Tính liên kết cánh dầm với bụng dầm

Dùng phơng pháp hàn tay tại công trờng , ta có :

βt = 1; Rg t = 16,5 (KN/cm2)

βh = 0,7; Rg h = 18 (KN/cm2)

⇒ (βRg)min = βhRgh

= 0,7.18 = 12,6 (KN/cm2)

- Theo sơ đồ bố trí dầm thì tiết diện đầu dầm có Qmax, không có dầm phụ ( tức không có lực tập trung)

do đó chiều cao đờng hàn liên kết cánh dầm với bụng dầm đợc tính theo công thức:

min ) ( 2

max

g R J

Sc Q

h

x h

c c c

h b

2

3876 20 , 882

5 , 4

5

5 , 4

min

) (

2

QS R

h

x

c g

3876 98 , 793 6

, 12 1 2

b b b

b

a

c

c c

c c

+

≤ 0 , 41 0 , 0032 ( 0 , 73 0 , 016 ).

δ δ

δ

Trong đó: δ = 1 khi dầm làm việc trong giai đoạn đàn hồi

Thay số, ta có :

84 , 18 23

10 06 , 2 102

38 ).

0 , 2

38 016 , 0 73 , 0 ( 0 , 2

38 0032 , 0 41 , 0 1 63

c

o ≤ 0 , 5

δ

96 , 14 23

10 06 , 2 5 , 0 5

, 0 2 , 9 0 , 2 2

2 , 1

23 0

, 1

b

b

b δ

λ

Do λb = 3 , 34 > [ ] λb = 3 , 2 nên dầm mất ổn định do ứng suất tiếp nên ta đặt các cặp sờn trung gian để gia cờng với khoảng cách a = 2m ( Điều kiện : a ≤ 2hb = 2.100 = 200 cm)

Do trong ô bản bụng có tiết diện chịu ứng suất cục bộ mà không có sờn nên ta cần kiểm tra bản bụng ở tiết diện này

- Kiểm tra theo điều kiện chịu ứng suất cục bộ:

08 ,

- Xác định các giá trị nội lực ở giữa các ô bản :

+ Tại Ô1: Tiết diện cần kiểm tra cách gối tựa dầm khoảng 0,5m (tại vị trí có dầm phụ đặt lên)

Các giá trị nội lực tại tiết diện này:

2

0,5) - (10 176,44.0,5 2

) (

'

1 = qtt x l − x = = (KNm)

98 , 793 ) 5 , 0 2

10 (

44 , 176 ) 2 (

Q

' 1

1= qtt l − x = − = (KN)Trong đó:

+ Tại Ô2: Tiết diện cần kiểm tra cách gối tựa dầm 2,5 (m)

Các giá trị nội lực tại tiết diện này :

2

2,5) - (10 176,44.2,5 2

) (

M ' 1

2 = qtt x l − x = = (KNm)

2 , 5 ) 441 , 10

2

10 (

44 , 176 ) 2 (

σ σ

σ

cb cb

Trong đó:

2 0 2 0

0

0 0

76 , 0 1 3 , 10

b

b b

b cb

d

Rc h

Q

R z P h

h W M

λ à τ

τ δ τ

γ δ

σ

σ σ

41905 0

98 , 793

76 , 0 1 3

,

10

b c

R

λ à

λb - Độ mảnh quy ớc của ô bản bụng

0 = = = b = 2 , 78

b

b b

b

E

R h E

R d

λ δ

δ λ

d – Cạnh ngắn ô bản ⇒ 24 , 07

78 , 2

5 , 13 5 , 1

76 , 0 1 3 ,

22 0,8.

h

b β t

3 3

b

c b

Tra b¶ng (3.8-S¸ch KCT) vµ néi suy : = 0 , 402







 σ

σcb

XÐt tØ sè : 1,5

100

150 h

R C

λ

.R C

0 , 30 1

24,07

6,62 170,82

8,06 89,5

165413

10 , 441

76 , 0 1 3

,

10

b c

R

λ µ

λb - §é m¶nh quy íc cña b¶n bông

λ0b = 2 , 78 ⇒ 21 , 41

78 , 2

5 , 13 2

76 , 0 1 3 ,

Ta có : 1 , 41

1,2

2 100

38 0,8.

h

b β t

3 3

b

c b

Tra bảng (3.8 - Sách KCT) và nội suy :   σ   = 0 , 691

R C

λ

.R C

σ =

Tra bảng (3.7 - Sách KCT) với 1

2.100

200 2h

2.1,2

200

2

R

E a

0 , 36 1

21,41

3,67 56,43

8,06 95,89

3.9.Tính toán các chi tiết khác của dầm

3.9.1 Sờn trung gian

Bố trí cặp sờn đối xứng , cấu tạo sờn nh sau :

- Chiều dày : 0 , 53

10 06 , 2

23

8 2

3800 172

3.9.2.1.Chọn kích thớc tiết diện sờn đầu dầm

- Diện tích tiết diện sờn đầu dầm chọn theo điều kiện phải đủ chịu ứng suất ép mặt đầu sờn do toàn bộ lực cắt ở đầu dầm chính:

em s

- Kiểm tra kích thớc sờn đầu dầm :

Chiều rộng tính toán của sờn :

10 , 4

2

2 , 1 22 2

23 4

, 10 2

CHI TIếT SƯ ờN ĐầU DầM

3.9.2.2.Kiểm tra ổn định tổng thể cho sờn đầu dầm

Coi sờn và một phần bản bụng của dầm cùng làm việc nh một thanh quy ớc chịu nén đúng tâm

65 , 0

23,34.1,2 12

1,2.22 J

3 3

- Bán kính quán tính của tiết diện:

43 , 4 54,41

1068,16 A

100 r

h λ

- ứng suất lớn nhất trong sờn đầu dầm :

98 , 16 1 0,955.54,4

882,20 A

Q

σ = max = =

98 , 16

=

σ (KN/cm2) < R = 23 (KN/cm2)

Kết luận: Sờn đầu dầm đảm bảo chịu lực

3.9.3 Tính liên kết sờn đầu dầm vào bụng dầm

Chiều cao đờng hàn tính theo công thức:

h g h

l R

Q h

) (

20 ,

) ( 1

62 ,

- Chọn 2 bản ghép để nối bản bụng trên nguyên tắc:∑Abgh ≥ Ab

Chọn bản ghép có tiết diện 96x1,0 (cm) dài 10cm ốp hai bên bản bụng

∑Abgh = 2.1,0.96 = 192 (cm2) ≥ Ab = 1,2.100 = 120 (cm2)

CHI TIếT NốI BụNG DầM

- Đờng hàn chịu cả mômen và lực cắt nên phải kiểm tra theo ứng suất tơng đơng:

σtdh = σh2+ 3 τh2 ≤ Rg h

Trong đó:

+ 2

h h

b h

b h

.l h β

3.M W

b h

.l h β 2.

⇒ 2 , 65

95 1 7 , 0 2

88 , 352

1/ Xác định chiều dài tính toán của cột.

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán

- Nội lực phần cột trên : M2=-147,04 T.m; N2=218,23 T

- Nội lực phần cột dới : M1=287,1 T.m; N1=218,23 T

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung xác định riêng cho từng phần cột theo công thức :

l1x=à1Hd ; l2x=à2HtTrớc hết tính các tham số

Tỷ số độ cứng đơn vị giữa hai phần cột trên và dới

K= 0 , 215

1 , 6

2 , 9 7

1 H

H J

J

t

d 1

23 , 218 N

7 2 , 9

1 , 6 m J

J H

H

2

1 d

Tra bảng đợc à1=2,08 và à2= 1 , 8

156 , 1

08 , 2

l1x=à1Hd =2,08.9,2=19,14 mChiều dài tính toán của các phần cột ngoài mặt phẳng khung xác định bằng khoảng cách các điểm cố kết dọc ngăn cản không cho cột chuyển vị theo phơng dọc nhà

+ Cột trên : l2y=Ht-Hdc=6,1-1,5=4,6 m+ Cột dới : l1y=Hd=9,2 m

2/ Chọn tiết diện cột trên :

2.1- Chọn tiết diện.

Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng Hình dạng này đơn giản cho chế tạo Tiết diện cột đợc ghép từ

ba bản thép, với chiều cao tiết diện đã chọn trớc ht=750 mm

Độ lệch tâm : e= 1 , 55

7 , 94

04 , 147 N

N

cm2

Với N - lực dọc trong tiết diện cột trên

η- hệ số ảnh hởng hình dạng tiết diện, lấy η=1,25

R- cờng độ tính toán của thép

γ - hệ số điều kiện làm việc của cột, lấy γ=1

10 7 , 94

75 h

Diện tích tiết diện vừa chọn :

Bản bụng : Bản cánh : 71.1,5=106,52.45.2=180

Diện tích A=286,5 cm2

2.2- Kiểm tra tiết diện đã chọn :

Tính các đặc trng hình học của tiết diện :

Momen quán tính của tiết diện : 36 , 5 2 45 284604

12

2 45 2 12

71 5 , 1

5 , 1 71 12

45 2 2 J

3 3

Bán kính quán tính của tiết diện :

5 , 286

284604 A

30395 A

2 h

, 31

1098 r

l

x

x 2

λ

15 , 1 10 1 , 2 / 2300

85 , 34 E

460 r

l

y

y 2

λ

47 , 1 10 1 , 2 / 2300

7 , 44 E

Trong đó :

e - độ lệch tâm

Ang - là diện tích tiết diện nguyên

Wx - momen chống uốn của tiết diện theo trục x-x

4 , 7589

5 , 286

Với λx = 1 , 15 < 5; 5<m=5,85<20; tỷ số Ac/Ab=90/106,5=0,84 tra bảng :

Ac/Ab=0,5 thì η=1,25

Ac/Ab=1 thì η=1,4-0,02.λx =1,4-0,02.1,15=1,38

Nội suy ra η=1,34

Độ lệch tâm tính đổi :

m1=η.m=1,34.5,85=7,84 <20

Do Ath=Ang và m1 <20 nên không phải kiểm tra điều kiện bền (Ath - diện tích tiết diện thu hẹp)

2.3- Kiển tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn.

Do m1<20, cột bị phá hoại về ổn định Khả năng ổn định của cột nén lệch tâm không chỉ phụ thuộc vào độmảnh mà còn chịu ảnh hởng của hình dạng tiết diện và của momen uốn ở một hoặc cả hai mặt phẳng chứa hai trục chính của tiết diện cột

ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung của cột đợc kiểm tra theo công thức

γ

≤ ϕ

=

A

N

ng lt x

5 , 286 1834 , 0

10 7 ,

=

Điều kiện ổn định trong mặt phẳng khung của cột là thoả mãn

2.4- Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn

Momen tính toán tại tiết diện B có trị số M=147,04 T.m do các tải trọng 1,2,4,5,8 Vậy momen tơng ứng ở tiết diện Ct do các tải trọng này gây ra là :

Mc=-30,07-4,3+40,77+19,36+19,73=45,49 T.mMomen ở 1/3 tiết diện cột trên kể từ trên xuống :

86 , 82 49

, 45 3

2 ) 49 , 45 04 , 147 (

M 3

2 ) M M

W

A N

' M

M' - momen quy ớc dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng

N - lực dọc tính toán ở tiết diện cột trên

Ang - diện tích tiết diện nguyên của cột trên

Wx - momen chống uốn của tiết diện theo trục x-x

3 , 3 4 , 7589

5 , 286 10 7 , 94

10 86 , 82

mx = 35 = < 5Với mx=3,3 <5 nên hệ số kể đến ảnh hởng của momen uốn (Mx) và hình dạng tiết diện đối với ổn định của cột theo phơng ngoài mặt phẳng khung là C đợc xác định :

C=

x

m

1 + α β

Trong đó :

α- phụ thuộc vào loại tiết diện, độ lệch tâm tơng đối, đợc xác định theo bảng II.5 phụ lục II.

N

ng y y

Trong đó :

ϕy - hệ số uốn dọc đối với trục y-y của tiết diện cột, tra bảng phụ thuộc vào độ mảnh λy, với

λy=44,7 tra bảng đợc ϕy=0,907

) 5 , 286 907 , 0 313 , 0 (

10 7 ,

10 1 , 2 ) 47 , 1 5 , 0 9 , 0 ( R / E ) 5 , 0 9 , 0 ( /

Tiết diện cột đã chọn có :

h0/δc=(75-2.2)/1,5=47,3 < 49,4Tiết diện đã chọn là hợp lý

3 Thiết kế cột dới.

3.1- Hình dạng và yêu cầu cấu tạo tiết diện.

Do cầu trục có sức trục lớn nên cần thiết phải mở rộng tiết diện cho phù hợp với kích thớc cầu chạy cho nên cột dới sử dụng bằng cột rỗng

Cột dới của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp này có tiết diện không đối xứng, bao gồm hai nhánh : Nhánhngoài (nhánh mái) và nhánh trong (nhánh cầu trục) Nhánh ngoài dùng tổ hợp của một bản thép và hai thép góc Nhánh trong dùng tiết diện tổ hợp từ ba thép bản

Do cột dới có lực cắt lớn nên dùng hệ bụng dạng thanh giằng Các thanh giằng là thép dóc bố trí theo hệ tam giác có thanh ngang Trục thanh giằng hội tụ ở trục nhánh cầu chạy và ở trục của nhánh mái

3.2- Chọn tiết diện.

Khi chịu uốn quanh trục rỗng x-x, cột rỗng làm việc nh một dàn hai cánh song song Việc chọn tiết diện xuấtphát từ điều kiện bền của từng nhánh riêng rẽ Momen uốn Mx và lực dọc N của cột gây ra nội lực dọc Nnhtrong các nhánh cột Xác định Nnh cho từng nhánh riêng rẽ

Dựa vào bảng tổ hợp chọn ra đợc cặp nội lực nguy hiểm cho từng nhánh:

+ Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1

M1=-99,8 T.m; N1=218,23 T+ Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 2

M2=287,1 T.m ; N2=218,23 TKhoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm nhánh 1 :

y1= C

M M

M

2 1

2

+

C- Khoảng cách trọng tâm hai nhánh Ban đầu giả thiết C=h

11 , 1 5 , 1 1 , 287 8

, 99

1 , 289

8 , 99 5

, 1

39 , 0 23 , 218 C

M C

y

1 , 287 5

, 1

11 , 1 23 , 218 C

M C

y

8 , 0

10 27 , 123

R

8 , 0

10 89 , 352

R

1

ữ ) Hd Chọn h=50 cm; h/Hd=1/18,2 chiều dày bản cánh δc = 1 , 2 cm, bề rộng bản cánh 20 cm; chiều dày bản bụng 1 cm

Chọn tiết diện nhánh 2 nh sau : Chọn tiết diện tổ hợp từ thép bản 456x22 mm và hai thép góc đều cạnh L200x16 có A1g=62 cm2 vị trí trục trọng tâm của thép góc cánh mép thép góc x20=5,54 cm và momen quán tính của thép góc Jxg=2363 cm4

Diện tích tiết diện nhánh 1 :

Anh1=47,6.1+2.20.1,2=95,6 cm2Diện tích tiết diện nhánh 2 :

Anh2=45,6.2,2+2.62=224,32 cm2Khoảng cách từ mép trái của nhánh 2 đến vị trí trọng tâm tiết diện nhánh mái là :

x0= 4 , 96

32 , 224

54 , 5 62 2 1 , 1 32 , 100 A

Z A

7 , 1866 A

J r

1 nh

1 x 1

Bán kính quán tính trục x-x của nhánh 2

74 , 5 32 , 224

7035 A

J r

2 nh

2 x 2

Momen quán tính trục y-y của nhánh 1

Jy1= 2 1 , 2 20 23 , 2 32876 12

6 ,.

47

=

− +

Bán kính quán tính trục y-y của nhánh 1

3 , 18 6

, 95

32876 A

J r

1 nh

1 y 1

Bán kính quán tính trục y-y của nhánh 2

7 , 15 32 , 224

8 , 69067 A

J r

2 nh

2 y 2

Khoảng cách giữa hai trục nhánh :

C=h-x0=150-4,96=145 cmKhoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện tới nhánh 1 :

C A

A

y nh 2

Trong đó :

Anh2 - diện tích tiết diện nhánh 2

A - diện tích toàn tiết diện cột dới :

A = Anh1+Anh2=95,6+224,32=319,92 cm2

C - khoảng cách giữa hai trục nhánh

3 , 99 145 92 , 315

32 , 224

Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện tới nhánh 2

y2=C-y1=145-99,3=45,7 cmMomen quán tính toàn tiết diện với trục x-x (trục trọng tâm tiết diện)

∑

i xi

=1866,7+7031,5+99,32.95,6+45,72.224,32=1445688 cm4Bán kính quán tính

92 , 319

1445688 A

Jx

=

Tang α= 1

145

145

= vậy α=450 và sinα=0,5

Sơ bộ chọn thanh xiên là : L125x12 có A=28,9 cm2; rtx=2,46 cm

Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q=29,72 T là

3 3

5 , 0 2

10 72 , 29 sin

2

201 r

S

tx min tx

λ

tra bảng II1, phụ lục 2 đợc hệ số ϕmĩntx=0,713

ứng suất trong thanh giằng xiên do lực cắt thực tế (ở tiết diện chân cột) gây ra đợc kiểm tra theo công thức :

R A

N

tx tx min

tx

γ ϕ

= σ

Trong đó :

Ntx - lực dọc trong thanh giằng xiên do lực cắt Q trên tiết diện gây ra

γ - hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên, kể đến sự lệch tâm giữa trục thanh và trục liên kết khi tiết diện thép góc chỉ liên kết một bên cánh; γ=0,75

Atx - diện tích tiết diện thanh xiên

R - cờng độ tính toán của thép

3 3

9 , 28 75 , 0 713 , 0

10 72 ,

A K

tx

2 x

r

l

= λ

l1x - chiều dài tính toán của toàn cột dới theo phơng trong mặt phẳng khung

rx - bán kính quán tính toàn tiết diện cột dới

3 , 28 6

, 67

85 , 30 9

, 28 2

32 , 319 28 3

N - Lực dọc lớn nhất trong N1, N2

ϕ - hệ số uốn dọc phụ thuộc vào λtd Với λtd=30,85 tra bảng ϕ=0,936

936 , 0

10 23 , 218 ) 10 3 , 2

10 1 , 2 2330

Nhận thấy rằng lực cắt dùng để tính thanh giằng Q >Qq do vậy không phải tính lại thanh bụng xiên và λtd.Tính thanh bụng ngang theo lực cắt quy ớc Qq , do Qq rất nhỏ nên chọn thanh giằng ngang theo độ mảnh giới hạn [λ]=150 Dùng thép góc L 50x5 có rmin=0,98 cm, A=4,8 cm2

98 , 0

96 , 4 150 r

7 , 45 23 , 218 C

M C

y

3 , 99 23 , 218 C

M C

y

145 r

l

1 x

1 nh 1

λ

3 , 50 3 , 18

920 r

l

1 y

1 y 1

145 r

l

2 x

2 nh 2

λ

6 , 58 7 , 15

920 r

l

2 y

2 y 2

λ

Do λx2< λy2 cho nên λmax=λy2=58,6; tra bảng đợc ϕmin=0,865

Kiểm tra ứng suất

+ Trong nhánh 1

6 , 95 869 , 0

10 6 , 137 A

.

1 nh min

32 , 224 865 , 0

10 4 , 347 A

.

2 nh min

Điều kiện ứng suất ở nhánh 2 đảm bảo

+ Trong toàn cột theo trục ảo x-x

- Với cặp nội lực số 1 :

Độ lệch tâm e1=M1/N1= 45 , 7

23 , 218

7 , 45 y

J

A

1 x

2300

85 , 30 E

/ R

1444 92

, 319 485 , 0

10 23 ,

10 1 ,

5 , 131 y

J

A

2 x

2300

85 , 30 E / R

1278 92

, 319 548 , 0

10 23 ,

= Kg/cm2 < Rγ=2300 Kg/cm2

Điều kiện ổn định toàn cột đợc đảm bảo

3.5 - Tính liên kết giằng vào các nhánh cột.

Đờng hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực : Ntx=29,72 T

Với các loại thép có Rbtc≤4300 Kg/cm2, dùng que hàn ∋42 và hàn tay thì Rgh = 1800 Kg/cm2;

Rgt=0,45Rbtc=0,45.3450= 1550 Kg/cm2

Do hàn tay nên βh=0,7; βh=1

βt .Rgt=1.1550=1550 Kg/cm2

βh.Rgh=0,7.1800=1260 Kg/cm2Thanh xiên là thép góc L125x12, giả thiết đờng hàn sống hs=1,2 cm, hm=0,8 cm Chiều dài cần thiết của đ-ờng hàn sống và hàn mép để liên kết thép góc thanh bụng xiên vào mép cột là:

75 , 0 1260

2 , 1

29720

7 , 0 )

R ( h

N 7 , 0

min g s

=

= γ

75 , 0 1260

8 , 0

29720

3 , 0 )

R ( h

N 3 , 0

min g s

=

= γ

Kiểm tra lại tỷ số momen quán tính giữa cột trên và cột dới

02 , 5 308273

1445688 J

Cánh ngoài cột trên nối với cánh ngoài cột dới bằng đờng hàn đối đâu

Cánh trong cột trên hàn vào bản thép K bằng đờng hàn đối đầu Bản K xẻ rãnh lồng vào bụng dầm vai và hàn với bụng dầm vai bằng 4 đờng hàn góc

Bụng cột trên liên kết với dầm vai thông qua sờn lót và các đờng hàn góc

Do mối nối cao hơn mặt dầm vai nên một phần bụng cột trên đợc hàn trớc vào đỉnh cột dới Mối nối cánh ngoài, cánh trong và bản bụng đợc thực hiện trên cùng một tiết diện

Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra đợc cặp nội lực nguy hiểm nhất

+ Nội lực nguy hiểm nhất cho nhánh trong :

M1=-52,58 T.m; N1=94,7 T+ Nội lực nguy hiểm nhất cho nhánh ngoài :

M2=69,19 T.m; N2=83,04 T

áp lực cầu trục Dmax=137,26 TMối nối khuếch đại cao hơn mặt trên vai cột 50 cm; mối nối cánh ngoài, cánh trong và bụng cột đợc thực hiện trên cùng một tiết diện

Nội lực lớn nhất mà cánh ngoài phải chịu

Sng=

t

2 2

' b

M 2

19 , 69 2

04 , 83

=

Nội lực lớn nhất mà cánh trong phải chịu

Str= 119 , 4

73 , 0

58 , 52 2

7 , 94 '

b

M 2

ng hn

l.

S

δ

= σ

δh - bề dày đờng hàn; lấy δh= 2 cm

lh - chiều dài đờng hàn; lh=45-2.2=41 cm

2 , 1662 41

2

10 3 ,

σ Kg/cm2 < Rγ=2300 Kg/cm2Chọn bản nối K có chiều dày và bề rộng bằng bề rộng bản cánh cột trên Dùng mối nối đối đầu để hàn nối giữa bản cánh trong cột trên với bản K, ứng suất trong đờng hàn nối này :

1456 41

2

10 4 , 119 l.

h h

Momen uốn lớn nhất tại giữa nhịp

78 , 44 4

5 , 1 4 , 119 4

l.

S

Mdv tr

Chiều dày bản đậy theo cấu tạo dày (20ữ30) mm, ở đây chọn δbđ= 30 mm

Chiều rộng sờn đầu dầm cầu trục bs=300 mm

Chiều dài truyền lực ép cục bộ đến bụng dầm vai

Z=bs+2.δbđ=30+2.3=36 cmChiều dày bản bụng dầm vai xác định từ điều kiện ép cục bộ của lực tập trung Dmax

δdv=

em

max

R Z D

Với Rem- cờng độ tính toán về ép mặt của thép

3500

36

10 26 ,

= cm Chọn δdv=1,6 cm

Bụng nhánh cầu trục của cột dới xẻ rãnh cho bản bụng dầm vai luồn qua Hai bản bụng này liên kết bởi 4 đờng hàn góc

Chiều cao dầm vai đồng thời phải thoả mãn các điều kiện :

+ Yêu cầu về cấu tạo hdv≥0,5 hd=0,5.1,5=0,75 m+ Phải đủ chứa 4 đờng hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bụng nhánh cầu trục Giả thiết

đờng hàn góc hh=8 mm

= +

+

= +

β

+

1260

8 , 0 4

10 7 , 59 10

26 , 137 6

, 1 2 )

R ( h 4

B D

l

3 3

min g h

max 1

Chiều dài cần thiết để liên kết bản K vào bụng dầm vai

8 , 32 2 , 3 1260

8 , 0 4

10 4 , 119 6

, 1 2 )

R ( h 4

S l

3 min

g h

tr 1

β

Chọn hdv=77 cm

Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai

Dầm vai có tiết diện dạng I không đối xứng Cánh dới dầm vai là bản thép nằm ngang nối bản bụng của hai nhánh cột dới

Cánh trên dầm vai là hai bản thép (bản đậy mút nhánh cầu trục và bản sờn lót), kích thớc hai bản thép này khác nhau nên tiết diện ngang của dầm vai về hai phía của lực Str cũng khác nhau

Để kiểm tra về uốn của dầm vai đủ chịu Mdvmax cần phải tính momen chống uốn của cả hai tiết diện này

và phải tìm vị trí của trục trọng tâm x-x Khi điều kiện uốn thoả mãn, cần phải tính liên kết giữa cánh và bụng dầm tiết diện chữ I không đối xứng này, khi đó bài toán sẽ phức tạp

Để thiên về an toàn và đơn giản hoá bài toán, quan niệm chỉ có riêng bản bụng dầm vai chịu uốn Tính momen chống uốn của bản bụng

Momen kháng uốn của dầm vai

7 , 1778 6

77 6 , 1 6

h

2 bdv

, 1778

10 78 , 44 W

Dựa vào bảng tổ hợp nội lực chọn lực nén max ở tiết diện chân cột của nhánh cầu trục là N1=123,27 T và ở nhánh mái N2=352,89 T Sử dụng bê tông mác 150#

Việc tính toán tiến hành riêng rẽ cho từng nhánh Diện tích bản đế yêu cầu ở mỗi nhánh :

Abđ=

n cb

max nh

R m N

Trong đó :

Nnhmax - Lực dọc lớn nhất ở trong nhánh

mcb - hệ số tăng cờng độ do nén cục bộ mặt bê tông móng giả thiết mcb=5

, 1 A

2 , 1

10 27 , 123 A

3 yc

bd

Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh 2 :

4524 65

2 , 1

10 89 , 352 A

3 yc

bd

Chọn tiết diện bản đế theo yêu cầu cấu tạo

B=bc+2.δdđ+2.cVới : bc- kích thớc vuông góc với mặt phẳng uốn của tiết diện cột

chính là bề rộng cột dới

δdđ - chiều dày dầm đế, sơ bộ chọn δdđ=1,5 cm

c - phần nhô ra của côngxon bản đế, chọn 3,5 cmB=50+2.1,5+2.3,5=60 cm

Chiều dài L của bản đế từng nhánh

+ Nhánh cầu trục :

3 , 26 60

1580 B

A L

yc bd 1 yc

bd

1 = = = cm chọn L1bđ=35 cm+ Nhánh mái :

4 , 75 60

4524 B

A L

yc bd 2 yc

bd

2 = = = cm chọn L2bđ=84 cmứng suất thực tế của be tông móng ngay dới bản đế

L B

65

10 27 ,

65

10 89 ,

Nhánh 1 : Momen uốn lớn nhất ở bản kê 3 cạnh

R

M

N2dd=q2dd.L=1129,6.84=100178 KgLực N2dd này do hai đờng hàn liên kết dầm đế với sống và với mép thép góc nhánh cột phải chịu Giả thiết chiều cao đờng hàn sống là 1,4 cm, chiều cao đờng hàn mép là 1,2 cm

Chiều dài cần thiết của đờng hàn sống

75 , 39 1260

4 , 1

100178

7 , 0 )

R (

h

N 7 , 0 l

min g s

dd 2

2 , 1

100178

3 , 0 )

R (

h

N 3 , 0 l

min g s

dd 2

β

Chọn dầm đế có tiết diện là 45x1,5 cm

Kiểm tra đoạn conson của dầm đế

Momen uốn lớn nhất của đoạn conson

59630 2

10 6 , 1192 2

l.

q

2 dd 2 dd

N=q2dd.l=1192,6.10=11926 KgMomen kháng uốn của tiết diện

25 , 506 6

45 5 , 1 6

h b

Diện tích mặt cắt

A=b.h=1,5.45=67,5 cm2

2300 28

, 117 25

, 506

59630 W

=

68 , 176 5

, 67

11926 A

, 176 28

,

2 2

12

76 , 33 4 , 1744 12

Chiều cao đờng hàn sờn vào bụng cột, hh=1,2 cm

Sờn A đợc hàn vào bụng cột bởi hai đờng hàn, chiều dài mỗi đờng hàn :

9 , 0 1260

2 , 1 2

5 , 29445

) R ( h 2

N

min g h

=

= γ

Chọn sờn A : 25x1,5 cm

Kiểm tra tiết diện sờn :

Momen kháng uốn của tiết diện

25 , 156 6

25 5 , 1 6

h b W

2 2

, 1060 25

, 156

165680 W

=

5 , 785 5

, 37

5 , 29445 A

2 2

σ Kg/cm2< 1,15.2300 Kg/cm2Tiết diện sờn A đủ khả năng chịu lực

Kiểm tra đờng hàn góc liên kết sờn A với bụng cột

) 2 , 1 2 25 (

2 , 1 7 , 0 2 6

l.

h 2 W

2 2

h h h h

2 2

h td

96 , 37

5 , 29445 143

165680 A

N W

12

5 , 24 8 , 1913 12

Chiều cao đờng hàn sờn B vào sờn A và dầm đế, hh=1,2 cm

Sờn B đợc hàn vào sờn A bởi hai đờng hàn, chiều dài mỗi đờng hàn

9 , 0 1260

2 , 1 2

23444

) R ( h 2

N

min g h

=

= γ

Chọn sờn B : 20x1 cm

Kiểm tra tiết diện sờn :

Momen kháng uốn của tiết diện

67 , 66 6

20 1 6

h b

Diện tích mặt cắt

A=b.h=1.20=20 cm2

2300 1435

67 , 66

95720 W

23444 A

=

τ Kg/cm2 < 1350 Kg/cm2

28 , 1852

2 2

σ Kg/cm2< 1,15.2300 Kg/cm2Tiết diện sờn B đủ khả năng chịu lực

Kiểm tra đờng hàn góc liên kết sờn B với sờn A

6

) 2 , 1 2 20 (

2 , 1 7 , 0 2 6

l.

h 2

2 h h h h

2 2

h td

6 , 29

23444 7

, 86

95720 A

N W

2

8 , 1913 )

R (

2

q

min g