ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

- Các thanh bụng và thanh cánh xiên được bố trí sao cho khả năng chuyển vị trong mặt phẳng dàn là nhỏ nhất 1.3.2 Kích thước dàn cửa mái : - Chiều cao đầu dàn và giữa dàn cửa mái như dàn

Trang 1

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD TS TRẦN TIẾN ĐĂC

MỤC LỤC

Trang 2

- Gió khu vực C – địa hình A: Wo = 1.1 kN/m2

- Chiều cao đầu dàn: H0 = 2.2 m

- Chiều sâu chôn cột dưới móng: H3 = -600

1.1 Xác định kích thước theo phương đứng

Từ các số liệu ban đầu, tra bảng catalog, ta có các số liệu sau:

- Chiều cao cầu trục theo catalog: Hct = 2750 mm

- Khe hở an toàn dưới dàn vì kèo: c = 1366 mm

- Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe của cầu trục K=5100 mm, cầu trục có 2 bánh xe 1 bên

- Khoảng cách từ mặt rây đến đáy vì kèo:

- Chiều cao ray với sức trục 30/5 => ray thuộc loại KP70: Hr = 120 mm

- Chiều cao cột trên:

Htr = H2 + Hdct + Hr = 4200 + 680 + 120 =5000 mm

Trang 3

- Phần đầu của cầu trục bên ngoài rây theo catalog: B1 = 300 mm

Trang 4

- Các thanh bụng và thanh cánh xiên được bố trí sao cho khả năng chuyển

vị trong mặt phẳng dàn là nhỏ nhất

1.3.2 Kích thước dàn cửa mái :

- Chiều cao đầu dàn và giữa dàn cửa mái như dàn chính

1.4 Hệ giằng

- Tạo thành kết cấu không gian cứng bất biến hình

- Chịu tải trọng dọc nhà để truyền xuống móng ; phân phối lực cục bộ sang

các khung lân cận

- Tạo điều kiện thuận lợi cho thi công

1.4.1 Hệ giằng cánh trên :

- Theo phương dọc nhà : các thanh giằng chữ thập bố trí tại đầu hồi ,đầu

khối nhiệt độ ,giữa nhà, giữa khối nhiệt độ

- Tại những vị trí không bố trí hệ giằng cần bố trí các thanh chống dọc tại

đỉnh dàn ,đầu dàn ,chân cửa mái

Trang 5

Hệ giằng cánh trên

1.4.2 Hệ giằng cánh dưới :

- Đặt tại vị trí có hệ giằng cánh trên

- Hệ giằng cánh dưới tại đầu hổi dùng làm gối tựa cho cột đầu hồi ,chịu tải gió thổi lên tường đầu hồi

Trang 6

Hệ dằng cánh dưới

1.4.3 Hệ giằng đứng:

- Hệ giằng đứng bố trí theo phương dọc nhà tại đầu dàn ,giữa dàn tại

những gian có hệ giằng cánh trên và cánh dưới , khoảng cách 12-15 m theo phương ngang nhà

- Các gian không bố trí giằng được thay bằng thanh chống dọc : tăng

cường ổn định cho thanh cánh trong quá trình sử dụng ,lắp dựng

- Hệ giằng cửa mái : Bốt rí tương tự nhứ hệ giằng mái bao gồm

Trang 7

Trang 8

Hệ giằng cột

2.1 Tải trọng mái panel

- Tải tiêu chuẩn: gc = 3.37 kN/m2

2.2 Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng

2.3 Tải trọng kết cấu của trời :

2.4 Tải trọng cánh của và bậu cửa trời :

+ Bậu của trời

+ Cánh của trời

Trang 9

2.5 Tải trọng thường xuyên:

- Tải trọng tiêu chuẩn:

Trang 10

- Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục lên ray: Pmax = 300 kN

- Áp lục nhỏ nhất của một bánh xe cầu trục lên ray:

kN

kN kN

Trang 11

3.4 Tải trọng gió

3.4.1 Hệ số khí động

Trang 13

3.4.2 Tải gió phân bố đều trên cột

- Tải gió phân bố ở cột trái:

kN/mTải gió phân bố ở cột phải:

kN/mVới: - =1.2

-

3.4.3 Tải trọng gió tập trung tại đầu cột

- Tải gió tập trung ở cột trái

=1.2x1.10x1.308x6(2.2x0.8+1.05x0.58+2.2x0.7-0.8x1.05) = 31.79 kN/m

- Tải gió tập trung ở cột phải

=1.2x1.10x1.308x6(-0.52x2.2-1.05x0.6-0.6x2.2-0.6x1.05) = -38.58 N/m

Trang 14

4.1 Tính khung với tỉnh tải phân bố đều đặt trên xà ngang

- Tỉnh tải phân bố đều

Trang 15

Trang 16

139.75 21.56

4.2 Tính khung với hoạt tải phân bố đều trên xà ngang

- Hoạt tải phân bố đều

Trang 17

4.3 Tính khung với tải trọng cầu trục

- Tải trọng cầu truc

Trang 19

Trang 21

Trang 23

4.5 Tính khung với tải trọng gió gây ra

- Bảng hệ số

Trang 25

140.02 96.62

261.88 172.42

Trang 27

Mmax+ , N

Mmax- , N

,N

Mmax- , N

Trang 29

Chiều cao tính toán của cột trên: l2x = µ2Ht = 1.899x5 = 9.495 m

Chiều dài tính toán của cột dưới : l1x = µ1Hd = 2.035x8.2 = 16.687m

- Ngoài mặt phẳng khung:

Trang 30

Chiều dài tính toán cột dưới : l1y = Hd = 8.2 m

Trang 31

Trang 32

- Các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn:

- Kiểm tra độ ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn:

Lực dọc xét đến trọng lượng bản thân thật của cột

Phần cột trên: M = -408.11kNm và N tư = 78.5x117.2x5x10-4+326.03 =330.63 kN

Độ lệch tâm tương đối m được tính theo công thức:

tài liệu [3] tính được hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện :

Độ lệch tính đổi m1 được tính theo công thức:

Cần kiển tra ổn định trong mặt phẳng

Trang 33

- Kiểm tra ổn định trong mặt phẳng

=> Thỏa điều kiện ổn định trong mặt phẳng

Hệ số uốn dọc của cấu kiện chịu nén lệch tâm, tra bảng II-2 phụ lục II-phụ thuộc

- Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn

cặp nội lực nguy hiểm tại tiết diện I-I, moment tương ứng ở đầu kia của cột là 109.73 kN.m ( tổ hợp 1-2-4-6-8)

+ Moment lớn nhất ở 1/3 đoạn cột được xác định:

+ Giá trị moment đưa vào tính toán :

+ Độ lệch tâm tương đối :

+ Hệ số ảnh hưởng của moment trong mặt phẳng uốn C:

+ Kiểm tra ổn định tổng thể của cột trên ngoài mặt phẳng theo công thức:

 Thỏa điều kiện ổn định tổng thể của cột trên ngoài mặt phẳng

- Kiểm tra ổn định cục bộ của tiết diện :

+ Đối với bản cánh :

Trang 34

tổ hợp Hai nhánh được nối với nhau bởi các thanh giằng.

- Xét đến trọng lượng bản thân cột là một lực tập trung đặt tại các đầu cột dưới

6.3.1 Sơ bộ chọn tiết diện :

Tiết diện cột dưới

- Với cột rỗng hai nhánh riêng lẻ, việc chọn tiết diện phụ thuộc vào điều kiền bền của từng nhánh Khi chịu uốn quanh trục rỗng x-x, cột rỗng làm việc như một dàn hai cánh song song Momen uốn Mx và lực dọc N của cột gây ra nội lực dọc

Nnh trong các nhánh cột

Trang 35

- Căn cứ vào cặp nội lực nguy hiểm nhất đã chọn trong bảng tổ hợp nội lực, ta có cặp nội lực nguy hiểm nhất cho nhánh cầu trục là M1, N1 và cho nhánh mái là

M2, N2

- Giả thuyết tiết diện mỗi nhánh sẽ tỉ lệ với lực dọc lớn nhất trong nhánh, ta xác định sơ bộ khoảng cách y1 từ trọng tâm nhánh cầu trục đến trọng tâm chung của tiết diện theo pt:

Giả sử C ≈ hd ≈ 1m

y1 = 0.7655, y2 = C – y1 = 0.2345 m

- Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục (Nnh1) và nhánh mái (Nnh2):

- Xác định diện tích sơ bộ nhánh cầu trục (Aycnh1) và nhánh mái (Aycnh2) của cột dưới như sau:

- Bố trí tiết diện các nhánh của cột:

+ Nhánh cầu trục

• Chiều cao tiết diện nhánh cầu trục: hnct = 400 mm

• Chiều rộng cánh của nhánh cầu trục: bf-nct = 200 mm

• Chiều dày bụng nhánh cầu trục: tw-nct = 8 mm

• Chiều dày cánh nhánh cầu trục: tf-nct = 10 mm+ Nhánh mái

• Chiều cao tiết diện nhánh mái: hnm = 400 mm

• Chiều rộng cánh thép góc đều cạnh nhánh mái: bf-nm = 160 mm

• Chiều dày trung bình của thép góc đều cạnh: tf-nm = 10 mm

• Chiều rộng thép làm bản bụng: tf-nm = 380 mm

• Chiều dày thép tấm làm bảng bụng: tw-nm = 14 mm

6.3.2 Tính toán lại tiết diện:

• Nhánh cầu trục :

Trang 36

- Diện tích nhánh:

- Moment quán tính đối với trục x:

- Bán kính quán tính tiết diện:

• Nhánh mái :

Trang 37

- Thép L160x10: A1 = 31.4 cm2 ; Ix01 = 744 cm4 ; Iy01 = 744 cm4 ; z0 = 4.3cm

- Bảng thép 14x380: A2 = 53.2 cm2 ; Ix02 = 8.69 cm4 ; Iy02 = 6401.73 cm4

- Diện tích nhánh mái :

- Momnet quán tính đối với trục x:

- Momnet quán tính đối với trục y:

- Bán kính quán tính tiết diện :

• Toàn bộ tiết diện cột dưới

Lực dọc xét đến trọng lượng bản thân thật của cột

- Nhánh mái: M = 1024.88 kNm và N tư =116 x78.5x8.2x10-4+878.64 = 886.11kN

Trang 38

- Chiều dài thanh xiên :

- Góc α giữa trục thanh giằng xiên và trục nhánh:

- Lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q:

- Chọn thanh giằng xiên là: L125x8, Agx = 19.2 cm2 ; rx = 2.49 cm

- Kiểm tra thanh giằng xiên:

- Kiểm tra điều kiện ổn định của thanh giằng xiên

Trang 39

Với + λmax= 61.86 => ( Tra phụ lục II.1 - tài liệu [3] )

+ γ = 0.75 là hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên (kể đến sự lệch tâm giữa trục liên kết và trục thanh)

- Độ mảnh toàn cột theo trục ảo x-x là:

ta được: = 0.919

- Lực cắt quy ước trong cột dưới bằng:

+ Nhận thấy rằng, lực cắt dùng để tính tốn thanh giằng Do vậy, không cần phải tính lại thanh bụng xiên và

+ Thanh bụng ngang tính theo lực cắt Vì rất nhỏ , chọn thanh bụng theo độ mảnh giới hạn Ở đây chọn thanh bụng ngang là 1 thép góc đều cạnh L63x4 có

Trang 40

+ Kiểm tra ứng suất nhánh cầu trục

 Cột dưới thỏa điều kiện ứng suất ngoài mặt phẳng khung

-Kiểm tra ổn định của cột dưới trong mặt phẳng khung:

• Kiểm tra ổn định tổng thể của cột chịu nén lệch tâm trong mặt phẳng:

Trang 41

• Kiểm tra ổn định tổng thể của cột dưới chịu nén lệch tâm trong mặt phẳng khung:

• Tính liên kết giữa thanh giằng và nhánh cột:

+ Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực Ntx=66.99 kN + Với loại thép có Rbtc< 43 kN/cm2, dùng que hàn =>Rgh = 18 kN/cm2 ;

+ Đường hàn thanh bụng ngang L63x4 vào nhánh cáo cột tính đủ chụi lực cắt

Qqu = 9.17 kN rất bé Vì vậy cho theo cấu tạo với hhs = 0.6 cm; hhm= 0.4 cm; lh = 5cm

8 Thiết kế chi tiết cột

8.1 Nối phần cột trên với phần cột dưới-vai cột:

8.1.1 Mối nối hai phần cột

- Vai cột có tác dụng liên kết cột trên và cột dưới, đồng thời làm gối đỡ dầm cầu chạy

- Cấu tạo vai cột như sau:

+ Một bản chữ nhật bằng thép dựng theo phương đứng , hàn 2 mép 2 bên vào bản bụng nhánh cầu trục và bản lưng nhánh mái

+ Bản cánh dưới là 1 bản chữ nhật nằm ngang, hàn vào bản bụng dầm vai cũng như các bản bụng nhánh cầu trục và bản lưng nhánh mái

+Bản cánh trên bao gồm 2 bản thép: bản nằm ngang lọt giữa bản bụng cột trên

và bản bụng dầm vai, bản nằm ngang phủ lên trên đầu nhánh cầu trục

+ Bản K là bản thép liên kết giữa cánh trong cột trên với dầm vai

- Từ bản nội lực chọn ra lực nén lớn nhất tại cánh ngoài và cánh trong của cột ở tiết diện C trên

Trang 42

- Lực dọc tương ứng trong mỗi nhánh của cột trên:

- Mối nối bụng cột tính đủ chụi lực cát tại tiết diện nối Vì lực cát ở cột trên khá

bé, đường hàn nối đầu lấy theo cấu tạo: hàn liên tục với chiều cao đường hàn đúng bằng chiều dày bản bụng = 1 cm

8.1.2 Tính vai cột.

- Dầm vai chịu uốn bởi lực Strong = 449.71 kN mà truyền từ cánh trong của cột trong của cột trên.Sơ đồ tính như sau

:

Trang 43

- Moment uốn lớn nhất tại điểm đặt lực Strong:

đầu dầm cầu trục chọn bs =25 cm

- Chiều dày bản bụng dầm vai xác định từ điều kiện ép cục bộ của lực tập trung (Dmax+Gdcc)

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

- Chiều dày cần thiết của bụng dầm vai tính theo:

.Chọn tdv = 2 cm

- Giả thiết chiều cao đường hàn góc hh=0.6cm

+ Chứa 4 đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bản bụng nhánh cầu trục:

Trang 44

hàn góc này đủ truyền lực Strong):

+ Chiều dài 2 đường hàn cần thiết liên kết bản K vào bụng nhánh mái (chứa 2 đường hàn)

+ Theo yêu cầu cấu tạo:

=0.5x100 = 50 cm

- Kiểm tra điều kiện chịu uốn dầm vai:

+ Để đơn giản và thiên về an toàn ta xem như chỉ có bụng dầm vai chụi uốn

+ Moment chống uốn của bụng:

+ Kiểm tra điều kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật:

+ Các đường hàn ngang liên kết cánh trên, cánh dưới với bụng của dầm vai đềulấy theo cấu tạo

8.2 Chân cột liên kết với móng

8.2.1 Cấu tạo chân cột

- Chân cột làm nhiệm vụ truyền tải trọng từ cột xuống móng nên cấu tạo chân cột phải đảm bảo để tải trọng được truyền đều, giúp cột làm việc đúng sơ đồ tính và thuận lợi cho thi công

- Các bộ phận của chân cột thông dụng hiện nay bao gồm: bản đế,dầm đế, và các sườn Chân cột phân cách có bản đế riêng cho mỗi nhánh, dầm đế có thể nối cả hai nhánh hoặc tách rời, các sườn gối giúp đỡ bulong neo

- Với cột rỗng có khoảng cách các nhánh lớn nên dùng chân cột phân cách

- Do có quá nhiều đường hàn nên khi thiết kế cần chọn chiều dày bản đế:

20 mm < tbđ < 40mm

8.2.2 Chọn chân cột và các số liệu tính toán

- Do cột dưới là cột rỗng nên chọn giải pháp thiết kế chân cột phân cách có bản

đế, đàm đế và sườn gối

Trang 45

- Kết quả nội lực tại tiết diện A-A gây ra lực cắt lớn nhất trong bản tổng hợp nội lực:

- Diện tích yêu cầu bản đế nhánh cầu trục:

- Diện tích yêu cầu bản đế nhánh mái:

- Chọn chiều rộng B của bản đế theo yêu cầu cấu tạo :

.Chọn B = 50 cm + bc: kích thước vuông góc với mặt phẳng uốn của tiết diện cột – bằng với chiều cao tiết diện nhánh cầu trục

+ tdđ: chiều dày dầm đế - chọn bằng 0.8 cm

+ C: phần nhô ra của congxon bản đế - chọn bằng 4.2 cm

- Chiều dài L bản đế nhánh cầu trục được tính là:

Trang 46

• Tính chiều dày bản đế Cấu tạo chân cột như hình, diện tích bản đế bị các dầm đế, sườn đế ngăng chia thành các ô với các biên tựa khác nhau Theo kích thước các cạnh ô và loai ô, tính moment uốn trong các ô này và nhận thấy

Trang 47

+Tổng phản lực truyền lên dầm đế:

+ Lực Ndđ2 do hai đường hàn liên kết dầm đế với song và với mép thép góc nhánh cột phải chịu Giả thuyết chiều cao của đường hàn sống là hs=1.2 cm và chiều cao đường hàn mép là hm=0.8 cm

+ Chiều cao cần thiết của đường hàn sống và đường hàn mép:

• Sườn công xon:

Tải trọng tác dụng lên sườn:

Moment uốn và lực cắt lớn nhất tại tiết diện ngàm:

Chọn chiều dày sườn tsuon= 1.2 cm

• Chiều cao của sườn theo điều kiện chịu uốn

Chọn h=25 cm

• Kiểm tra 2 đường hàn góc liên kết sườn với bụng cột với chiều cao 1.2cm

•

Trang 48

• Đường hàn ngang

Các kết cấu sườn như dầm đế sườn bụng của nhánh cột đều liên kết với bản đế bằng đường hàn ngang ở 2 bên sườn chiều cao đường hàn cần thiết cho mỗi liên kết cụ thể là

Nội lực dùng để tính bulong neo có:

nt=1.1 hệ số vượt tải của tải trọng tỉnh

nb=0.9 hệ số giảm tải của tỉnh tải

Trang 49

9.1 Nội lực trong dàn mái

Sử dụng SAP2000 để giải nội lực

Các giá trị tải trọng:

9.1.1 Tĩnh tải

Trang 50

• Momen đầu giàn do tĩnh tải rải ra : M = -8.72 kNm

hay bằng cặp ngẫu lực có giá trị :N= 8.72/2.2 =3.96 kN

• Momen đầu giàn do tĩnh tải rải ra : M = -15.52 kNm

hay bằng cặp ngẫu lực có giá trị :N= 15.52/2.2 =7.05 kN

Trang 51

Trang 53

3000 3000

3000

3020 3020

10.1 Thanh xiên đầu dàn

• Chiều dài tính toán: lox = loy = 279 (cm)

Chọn thép đều cánh, ghép cạnh ngắn L80x6 Tra bảng:

Trang 54

- Kiểm tra tiết diện đã chọn:

Trang 55

+ Chiều dài tính toán: lox = = 331x0.8= 264.8 (cm); loy = 331 (cm)

Do lực kéo, nén bé, độ mảnh lớn Chọn tiết diện theo yêu cầu độ mảnh

+ Chiều dài tính toán: lox = = 453.5x0.8= 362.8 (cm); loy = 453.5 (cm)

Do lực kéo, nén bé, độ mảnh lớn Chọn tiết diện theo yêu cầu độ mảnh

Trang 56

Trang 57

Trang 59

Trang 60

11 THIẾT KÉ TIẾT DIỆN THANH DÀN

Chọn bề dày bản mắt theo lực dọc lớn nhất ở thanh bụng: N = 41.636 (kN) <150 (kN)

Trang 61

3000 3000

3000

3020 3020

1510

Các kích thức dàn

11.1 Thanh xiên đầu dàn

• Kiểm tra tiết diện đã chọn:

Trang 62

- = 141.62; tra bảng 0.359

Tiết diện đã chọn đủ khả năng chịu lực

11.2 Các thanh xiên còn lại

- Thanh số 12

+ Chụi nén, kéo Nnén = 23.07kN; Nkéo = 41.64kN

- = 148.8; tra bảng 0.314

- Thanh số 17,18; 2 thanh có cùng chiều dài làm việc, chọn cập lực nguy hiểm

đê kiểm tra

+ Chụi nén, kéo Nnén = 33.81kN; Nkéo = 20.36N

- = 123.65; tra bảng 0.470

Tiêu đề	Đồ Án Kết Cấu Thép 2
Tác giả	Trương Quang Cầm
Người hướng dẫn	TS. Trần Tiến Đắc
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Kết Cấu Thép
Thể loại	đồ án

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	5,8 MB