Đang tải... (xem toàn văn)
giúp bạn làm đồ án thép 2
Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP - I Số liệu thiết kế: Mã đề: S2H1L4Q5 Thiết kế khung ngang chịu lực nhà công nghiệp tầng, nhịp với số liệu cho trước sau: - Nhịp khung ngang : L = 25 (m) - Bước khung: B = (m) - Sức nâng cầu trục: Q = 20(T) (nhà có cầu trục hoạt động, chế độ làm việc trung bình) - Cao trình đỉnh ray: +8 (m) - Độ dốc mái: i = 12% - Chiều dài nhà: 66 (m) (nhà có 11 bước cột) - Phân vùng gió: II-A (Địa điểm xây dựng Thành phố Cần Thơ) Vật liệu thép Mác CCT34s có cường độ: f = 21 (kN/cm2) fv = 21 (kN/cm2) fc = 32 (kN/cm2) Hàn tay, dùng que hàn E42 II Xác định kích thước khung ngang: Chọn cầu trục có sức trục 20 (T), chế độ làm việc nặng (sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp – trang 88) Sức trục Q (T) Nhịp LK (m) Ch.cao gabarit HK (mm) Kh cách Zmin (mm) Bề rộng gabarit BK (mm) Bề rộng đáy KK (mm) T.lượng cầu trục G (T) T.lượng xe Gxe (T) Áp lực Pmax (kN) Áp lực Pmin (kN) 20 22.5 1330 180 4230 3200 12.46 1.236 130 32.3 Theo phương đứng: Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H2 = Hk + bk = 1.33 + 0.3 = 1.63 (m) Với: bk = 0.3 (m) - khe hở an toàn cầu trục xà ngang Hk = 1.33 (m) - theo thông số cầu trục chọn → Chọn H2 = 1.7 (m) Chiều cao cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H2 + H3 = + 1.7+ = 9.7 (m) Trong đó: H1 - cao trình đỉnh ray, H1 = (m) H3 - phần cột chơn cốt nền, coi mặt móng cốt ± 0,000 (H3 = 0) Chiều cao phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Ht = H2 + Hdct + Hr = 1.7 + 0.6 + 0.2 = 2.5 (m) Trong đó: Hdct - chiều cao dầm cầu trục, chọn sơ Hdct = 0.6 (m) Hr - chiều cao ray đệm, lấy Hr =0.2 (m) Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt vai cột: Hd = H - Ht = 9.7 – 2.5 = 7.2 (m) Theo phương ngang: SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân Coi trục định vị trùng với mép cột (a = 0) Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: L − Lk 25 − 22.5 L1 = = = 1.25(m) 2 Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: h = ÷ * H = ÷ * 9.7 = (0.485 ÷ 0.646)( m) 20 15 20 15 → Chọn h = 0.5 (m) Kiểm tra khe hở cầu trục cột khung: z = L1 – h = 1.25 – 0.5 = 0.75 (m) > zmin = 0.18 (m) Các kích thước khung ngang SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân CHƯƠNG I: THIẾT KẾ HỆ GIẰNG - I Nhiệm vụ hệ giằng: Hệ giằng nhà cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng: - Đảm bảo độ cứng khơng gian nhà - Giảm bớt chiều dài tính tốn xà cột khung theo phương mặt phẳng, từ tăng ổn định tổng thể cho khung ngang - Truyền tải trọng gió lực hãm cầu trục theo phương dọc nhà xuống móng - Đảm bảo cho việc thi cơng lắp dựng kết cấu an tồn thuận tiện II Cấu tạo: Hệ giằng nhà công nghiệp sử dụng khung thép nhẹ gồm hai phận hệ giằng mái hệ giằng cột Hệ giằng mái: Được bố trí mặt phẳng thân cánh hai đầu hồi (hoặc gần đầu hồi), đầu khối nhiệt độ nhà tùy theo chiều dài nhà, cho khoảng cách giằng bố trí cách khơng q bước cột Bản bụng hai xà ngang cạnh nối giằng chéo chữ thập Mặt bố trí giằng mái Giằng cột: Hệ giằng cột có tác dụng bảo đảm độ cứng dọc nhà giữ ổn định cho cột, tiếp nhận truyền xuống móng tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà tải trọng gió lên tường hồi, lực hãm dọc nhà cầu trục V * h + 0, 01* P * h Lực kéo giằng: T = B *sin α Trong đó: - V: lực dọc nhà (lực xô ngang tác dụng lên giằng chéo) - P: lực nén dọc cột nhà - B: chiều dài bước nhà - h: chiều cao cột nhà - α : góc giằng chéo tạo với mặt phẳng ngang Chọn thép trịn φ20 bố trí giằng chéo phạm vi cột cột gian có hệ giằng mái SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân Mặt đứng bố trí giằng cột Cấu tạo chi tiết giằng SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TẤM LỢP TOLE - Các kích thước phổ biến: - Bề rộng b = 1070 mm, 1081 mm - Bề dày: δ = 0.3; 0.35; 0.38; 0.4; 0.45; 0.5; 0.6 mm - Chọn chiều dày tôn sơ theo kinh nghiệm, phụ thuộc vào khoảng cách l hai xà gồ Cụ thể: l = 1.2 (m) → δ = 0.35 (mm) l = 1.6 (m) → δ = 0.40 (mm) l = 2.0 (m) → δ = 0.60 (mm) Mặt cắt a-a Sơ đồ tính: Tấm tơn sóng tính tốn dầm liên tục dầm đơn giản nhận xà gồ làm gối đỡ Tiết diện tính tốn hình vẽ mặt cắt a-a, với bề rộng B = 100 cm Tải trọng tác dụng lên tơn sóng: Gồm có: tải trọng gió, trọng lượng thân hoạt tải mái Thường tơn có độ dốc i ≤ 20%, tải trọng gió có chiều ngược với hoạt tải mái trọng lượng thân tôn Ta chọn tổ hợp tải có trị tuyệt đối lớn để tính tốn a Tải trọng gió: q1 = qc * nq * k * Ce * B (daN/m) Trong đó: qc: giá trị áp lực gió lấy theo bảng đồ phân vùng áp lực gió (TCVN 2737-1995) k: Hệ số tính đến thay đổi áp lực gió theo độ cao dạng địa hình (TCVN 27371995) Ce: Hệ số khí động phụ thuộc vào hướng gió dạng mái (TCVN 2737-1995) nq: Hệ số vượt tải tải trọng gió, lấy 1,2 B: Diện hứng gió, tính 1m tính tốn B = 100 (cm) SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân Ta chọn sơ khoảng cách xà gồ 1.5 (m) (trên mặt bằng) Chọn sơ chiều dày tôn δ = 0.40 (mm) H 9.7 = = 0.388 độ dốc mái i = 12% → góc α = 6.8420 Tra bảng ta Dựa vào tỷ số L 25 hệ số khí động Ce1 = -0.532; Ce2 = -0.4; Ce3 = -0.5 Lấy chiều cao đỉnh mái (+ 11.2 m) tra bảng ta xác định được: k = 1.19 Địa điểm xây dựng thuộc phân vùng II-A nên: qc = 83 (daN/m2) → q1 = 83 * 1.2 * 1.19 * ( −0.4) * = −47.41 (daN/m) b Hoạt tải mái: q2 = p c * n p * B (daN/m) Trong đó: + pc : hoạt tải mái tiêu chuẩn, pc = 30 (daN/m2) + np: hệ số vượt tải, lấy 1.3 + B: Diện tác dụng lên tơn, tính 1m tính tốn B = 100 (cm) → q2 = 30 * 1.3 * = 39 (daN/m) c Trọng lượng thân tôn: q3 = g c * ng * B (daN/m) g c = * δ * γ T Trong đó: + gc: Trọng lượng tiêu chuẩn tôn + δ: bề dày tôn + Hệ số vượt tải 1.2 kể đến phần tơn dập sóng + γT = 7850 (daN/m3): Khối lượng riêng vật liệu làm lợp + ng: hệ số vượt tải, lấy 1.1 + B: Bề rộng tính tốn tơn, B = 100 (cm) q3 =1.2 * 0.0004 * 7850 * 1.1 * = 4.15 (daN/m) → d Tổ hợp tải trọng tác dụng lên tôn: Chọn tổ hợp nguy hiểm tổ hợp sau: - TH1: qTH1 = q1 + q3 = -47.41 + 4.15 = -43.26 (daN/m) - TH2: qTH2 = q2 + q3 = 39 + 4.15 = 43.15 (daN/m) e Nội lực kiểm tra tiết diện tôn: SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân - Nội lực: chủ yếu tính Mmax tôn, dùng phương pháp sức bền vật liệu ta xác định giải nội lực cấu kiện ứng với tổ hợp TH1 α a = 1.5 (m) M max = 1 1.5 q * l = * 43.26 * ( ) = 12.342 (daN.m) o 8 cos 6.842 Đặc trưng hình học tiết diện tôn: I x = * ( * 0.04 * 1.652 ) + * (6.4 * 0.04 * 0.852 ) + 16 * ( 0.04 * 2.53 ) = 3.87 (cm4) 12 Ix 3.87 = = 2.34 (cm3) ymax 1.65 - Kiểm tra tiết diện tôn cấu kiện chịu uốn + Điều kiện bền: M 1234 σ = max = = 527.4 (daN/cm2) < f*γc = 2100 (daN/cm2) Wx 2.34 Wx = Với: γc = hệ số điều kiện làm việc + Điều kiện võng: 150 )4 q *l cos 6.842 o = 0.301( cm ) = * = * 384 E * I x 384 2.1 *10 * 3.87 *100 tc f max 35.74 * ( 47.41 4.15 + = −35.74 (daN/m) 1.2 1.1 E = 2.1*106 (daN/cm2): modul biến dạng đàn hồi thép f 0.301 f ⇒ max = = 2.01 *10 −3 < = = *10 −3 L 150 L 200 Vậy: tôn thiết kế thỏa mãn điều kiện độ bền độ võng tc Với: q = − CHƯƠNG III: THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI - Các kích thước phổ biến: Xà gồ có nhiều dạng như: dạng thanh, dạng dàn Với xà gồ dạng tiết diện thông thường như: chữ C, chữ Z, chữ I, thép hộp, thép ống, SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân Với nhà có bước khung khơng q lớn B = (m) ta chọn xà gồ dạng loại chữ C có số hiệu 6CS2.5x085 (sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp – trang 85) Ta có thơng số sau: D = 150 (mm) B = 64 (mm) d = 21.2 (mm) t = 2.2 (mm) Ix = 235.17 (cm4) Iy = 36.75 (cm4) Wx = 30.81 (cm3) Wy = 8.57 (cm3) Trọng lượng thân xà gồ là: gxg = 5.09 (daN/m) Tải trọng tác dụng lên xà gồ: Gồm có: trọng lượng lợp, trọng lượng thân xà gồ hoạt tải mái - Trọng lượng lợp: g c = 1.2 * δ * γ T = 1.2 * 0.0004 * 7850 = 3.77 (daN/m2) - Trọng lượng thân xà gồ là: gxg = 5.09 (daN/m) - Hoạt tải mái: pc = 30 (daN/m2) → Tải trọng tính tốn tác dụng lên xà gồ: (g c *γ g + pc *γ p ) * a (3.77 *1.1 + 30 * 1.3) * 1.2 tt q = + g xg * γ gxg = + 5.09 *1.1 = 57.6 cos α 0.995 (daN/m) → Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên xà gồ: (g c + pc ) * a (3.77 + 30) *1.5 q tc = + g xg = + 5.09 = 56.10 (daN/m) cos α 0.993 Trong đó: a - Khoảng cách hai xà gồ theo mặt a = 1.5 (m) Khi cần đặt tổng cộng 12.5/1.5 + = 10 xà gồ Tính tốn: Thanh xà gồ tính tốn dầm liên tục dầm đơn giản nhận xà ngang làm gối đỡ Độ dốc mái i = 12% → góc α = 6.8420 ( sinα = 0.119 ; cosα = 0.993) qx = q*cosα x qy x 6.0 (m) qy = q*sinα α q qx y 6.0 (m) - Phân tải trọng thành hai phương x-x, y-y: tt q x = q tt * cos α = 57.6 * 0.993 = 57.19 (daN/m) tc q x = q tc * cos α = 56.10 * 0.993 = 55.7 (daN/m) q tt = q tt * sin α = 57.6 * 0.119 = 6.8544 (daN/m) y SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân q tc = q tc * sin α = 56.10 * 0.119 = 6.675 (daN/m) y - Nội lực xà gồ tính tốn theo hai phương x-x, y-y: tt q x * l x 57.19 * Mx = = = 257.4 (daN.m) 8 q tt * l y 6.8544 * y My = = = 30.84 (daN.m) 8 Với: lx = ly = B = (m) - Kiểm tra điều kiện bền σ= M x M y 25740 3084 + = + = 1195.3 (daN/cm2) < f*γc = 2100 (daN/cm2) Wx Wy 30.81 8.57 Với : γc = hệ số điều kiện làm việc - Kiểm tra điều kiện độ võng tc qx * lx 55.7 * 6004 ∆x = * = * = 1.90 (cm) 384 E * I x 384 2.1 *106 * 235.17 *100 ∆y = q tc * l 5 6.675 * 6004 * y y = * = 1.46 (cm) 384 E * I y 384 2.1 *106 * 36.75 *100 2 ∆ = ∆x + ∆y = 1.902 +1.462 = 2.39 (cm) ∆ 2.39 ∆ = = 3.99 *10 −3 ≤ = = *10 −3 B 600 B 200 Vậy chọn xà gồ thỏa mãn điều kiện bền độ võng ⇒ CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ SƯỜN TƯỜNG - - 150 22.5 Các dạng phổ biến: Hệ sườn gồm có dạng chủ yếu Hệ sườn tường cho vách che tole sử dụng thép có tiết diện thông thường : chữ C, chữ Z, chữ I, thép hộp Hệ sườn tường đỡ tường gạch xây thường dùng thép chữ I Với nhà có bước khung không lớn B = (m) ta chọn dầm sườn tường thép dạng loại chữ C có số hiệu 6CS4x105 (sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp – trang 85) đỡ vách tole Ta có thơng số sau : D = 150 (mm) B = 102 (mm) d = 22.5 (mm) t = 2.7 (mm) Ix = 401.25 (cm4) 2.7 Iy = 141.52(cm4) Wx = 52.60 (cm3) Wy = 21.79 (cm3) Trọng lượng thân sườn tường là: gdst = 7.87 (daN/m) Tải trọng tác dụng lên dầm sườn tường: Gồm có: trọng lượng vách, trọng lượng thân dầm sườn tường tải trọng gió a Theo phương đứng: (theo phương trục x-x) SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân Dầm chịu trọng lượng thân trọng lượng vách tt q x = g c * γ g * a + g dst * γ dst = 3.77 * 1.1 *1.2 + 7.87 * 1.1 = 13.63 (daN/m) tc q x = g c * a + g dst = 3.77 *1.2 + 7.87 = 12.39 (daN/m) b Theo phương ngang: (theo phương trục y-y) Dầm chịu tải trọng gió q tt = qc * nq * k * Ce * a = 83 * 1.2 * 1.17 * 0.8 * 1.2 = 111.87 (daN/m) y q tc = qc × k × Ce × a = 83 * 1.17 * 0.8 * 1.2 = 93.23 (daN/m) y Trong đó: Khoảng cách dầm sườn tường a = 1.2 (m) Khi cần bố trí 10/1.2 + = 9.33 => chọn dầm sườn tường X Y Y X Tính tốn: Thanh dầm sườn tường tính tốn dầm liên tục dầm đơn giản nhận cột làm gối đỡ - Nội lực dầm sườn tường tính toán theo hai phương x-x; y-y: tt q x * l x2 13.63 * Mx = = = 61.34 (daN.m) 8 q tt * l y 111.87 * y My = = = 503.42 (daN.m) 8 Với: lx = ly = B = (m) - Kiểm tra điều kiện bền σ= Mx My 6134 50342 + = + = 1238.58 (daN/cm2) < f*γc = 2100 (daN/cm2) Wy Wx 21.79 52.60 Với : γc = hệ số điều kiện làm việc - Kiểm tra điều kiện độ võng tc qx * lx 12.39 * 600 ∆x = * = * = 0.70 (cm) 384 E * I y 384 2.1*10 *141.52 *100 ∆y = tc qy *ly 93.23 * 600 * = * = 1.87 (cm) 384 E * I x 384 2.1*10 * 401.25 *100 2 ∆ = ∆x + ∆y = 0.70 +1.87 = 2.0 (cm) ∆ ∆ = = 3.33 * 10 −3 ≤ = = * 10 −3 B 600 B 200 Vậy chọn dầm sườn tường thỏa mãn điều kiện bền độ võng ⇒ SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân - I Vai cột: Với chiều cao tiết diện cột h = 50 (cm), ta xác định mômen uốn lực cắt chỗ liên kết consol vai cột với cánh cột: M = ( Dmax + Gdct ) * ( L1 − h) = (262.5 + 6.3) * (0.75 − 0.5) = 67.2 (kN.m) Q = ( Dmax + Gdct ) = ( 262.5 + 6.3) = 268.8 (kN) dv Bề rộng cánh dầm vai chọn bề rộng cánh cột b f = 20 (Giả thuyết bề rộng sườn gối dầm cầu trục bdct = 20 cm) Chọn sơ bề dày cánh dầm vai t f =1.2 (cm) Từ bề dày bụng dầm vai xác định từ điều kiện chịu ép cục phản lực dầm cầu trục truyền vào, theo công thức sau: dv dv tw ≥ (bdct Dmax + Gdct 268.8 = = 0.571(cm) dv + * t f ) * f * γ c (20 + *1.2) * 21*1 dv ⇒ Chọn t w = 1.0 (cm) Chiều cao dầm vai xác định sơ từ điều kiện bụng dầm vai đủ khả chịu cắt, suy từ công thức sau: Q 268.8 dv hw ≥ * dv = * = 33.6(cm) t w * f v * γ c 1.0 *12 *1 ⇒ Chọn dv dv hw = 37.6(cm) ⇒ hdv = hw + 2t dv = 37.6 + *1.2 = 40(cm) f Các đặc trưng hình học tiết diện dầm vai: dv Ix = 0.5 * (20 − 1) * 37.6 20 * 403 −2* = 22500.82(cm ) 12 12 W xdv = Ix 22500.82 * = = 1125.04(cm ) y max 40 S dv = ( 20 *1.2) * f 40 −1.2 = 465.6 (cm3) Trị số ứng suất pháp ứng suất tiếp chỗ tiếp xúc cánh bụng dầm vai: σ1 = τ1 = dv M hw 67.2 *10 37.6 * = * = 5.61 (kN/cm2) 1125.04 40 Wxdv hdv Q * S dv f I dv x * tw = 268.8 * 465.6 = 5.56 (kN/cm2) 22500.82 *1 σ tđ = σ12 + 3τ12 ≤ 1.15 * f * γ c ⇔ 5.612 +3 * 5.56 =11.15( kg / cm ) Vậy: bulông chọn đủ khả chịu lực Tính tốn mặt bích: Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn: t ≈ 1.1* t ≈ 1.1* b1 * N b max 10 *101.79 = 1 * = 1.4(cm) ( b + b1 ) * f ( 20 + 10) * 21 b1 * ∑ N i ( b + h1 ) * f = 1.1* 10 *101.79 * (7 + 14 + 21 + 28 + 35 + 47) = 1.68(cm) 47 * ( 20 + 47 ) * 21 ⇒ Chọn t = 2.0 (cm) Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột (xà ngang) với mặt bích: Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi kể sườn: ∑lw = * (9.6 −1) + * (9.0 −1) = 50.4 (cm) Lực kéo cánh moment lực dọc phân vào theo: 205.61*100 60.02 Nk = − = 381.21 (kN) 50 Chiều cao cần thiết đường hàn là: h fyc = Nk 381.21 = = 0.6 (cm) ∑ lw * ( β * f w ) * γ c 50.4 * 0.7 *18 *1 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích (xem đường hàn chịu lực cắt lớn đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực): Q 34.71 h fyc = = = 0.029 (cm) ∑l w * ( β * f w ) * γ c * (48 −1) * 0.7 *18 *1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn hf = 0.7 (cm) SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân 150 100 200 96 45 120 10 70x5 = 350 615 45 120 75 25 480 500 50 2x20 96 150 14 Bu loâng d=22 50 90 Sườn 150x90x8 470 350 280 210 140 70 70x5 = 350 615 75 25 10 1-1 Cấu tạo mối nối cột với xà ngang IV Mối nối đỉnh xà: Trong bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực gây kéo nhiều cho bulông đỉnh xà (đỉnh mái): M = 72.34 (kN.m) N = -34.54 (kN) Q = 3.45 (kN) Đây cặp nội lực tiết diện cuối xà 8m, tổ hợp trường hợp (COMB3) gây Tương tự trên, chọn bulơng cường độ cao cấp bền 8.8, đường kính bulơng dự kiến d = 18 (mm) Bố trí bulơng thành hàng Ở phía ngồi cánh xà ngang bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích hình, có kích thước sau: + Bề dày: ts = 0.8 (cm) + Chiều cao: hs = (cm) + Bề rộng: ls = 1.5*hs = 1.5*9 = 13.5 (cm) ⇒ Chọn ls = 15 (cm) SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân 45 100 430 140 240 340 100 100 45 96 96 50 100 200 50 Bố trí bu lơng liên kết đỉnh xà Khả chịu kéo bulông: [ N ] tb = f tb * Abn = 40 *1.92 = 76.8 (kN) Trong đó: + ftb: cường độ tính tốn chịu kéo bulơng ftb = 40 (kN/cm2) + Abn: diện tích tiết diện thực thân bulông Abn = 1.92 (cm2) Khả chịu trượt bulông cường độ cao: [ N ] b = f hb * A * γ b1 * µ * n f = 0.7 *110 * 2.54 *1* 0.25 *1 = 28.76 (kN) γ b2 Trong đó: + fhb: cường độ tính tốn chịu kéo vật liệu bulông cường độ cao liên kết ma sát, fhb = 0.7*fub + fub: cường độ kéo đứt tiêu chuẩn vật liệu bulông → fub = 110 (kN/cm2) (với mác thép 40Cr) + A: diện tích tiết diện thân bulông, π * d π *1.8 A= = = 2.54 (cm2) 4 + γb1 : hệ số điều kiện làm việc liên kết, γ b1 = + µ, γb2: hệ số ma sát hệ số độ tin cậy liên kết Với giả thiết không gia công bề mặt cấu kiện nên µ = 0.25 γb =1.7 ; + nf: số lượng mặt ma sát liên kết, nf = Lực kéo tác dụng vào bulông dãy mômen lực dọc phân vào (do mơmen có dấu dương nên coi tâm quay trùng với dãy bulơng phía cùng) theo cơng thức: SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân N b max = M * h1 N * cos α Q * sin α ± ± n n * ∑ hi 72.34 *100 * 34 34.54 * cos 5.710 3.45 * sin 5.710 − − 8 * (10 + 24 + 34 ) = 62.79(kN ) < [ N ] tb = 76.8(kN ) = Khả chịu cắt bulông kiểm tra theo công thức: N * sin α ± Q * cos α 34.54 * sin 5.710 − 3.45 * cos 5.710 = n = 0.003( kN ) < [ N ] b γ c = 28.76( kN ) Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện sau: t ≈ 1 * t ≈ 1 * b1 * N b max 10 * 62.79 = 1.1* = 1.098(cm) ( b + b1 ) * f ( 20 + 10) * 21 b1 * ∑ N bi ( b + h1 ) * f = 1.1* 10 * 62.79 * (34 + 24 + 10) = 1.158(cm) 34 * ( 20 + 34) * 21 ⇒ Chọn t = (cm) Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh kể sườn: ∑lw = * (9.6 −1) + * (9 −1) = 50.4 (cm) Lực kéo cánh mômen, lực dọc lực cắt gây ra: M N * cos α Q * sin α Nk = ± ± 2 h 72.34 *100 34.54 * cos 5.71 3.45 * sin 5.710 = − − 25 2 = 272( kN ) Vậy chiều cao cần thiết đường hàn là: h fyc = Nk 272 = = 0.43 (cm) ∑ lw * ( βf w ) * γ c 50.4 * 0.7 *18 *1 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích tính theo cơng thức: N * sin α ± Q * cos α 34.54 * sin 5.710 − 3.45 * cos 5.710 yc hf = = = 3.83 *10 −5 (cm) * (23 −1) * 0.7 *18 *1 ∑lw * ( β * f w ) * γ c Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết hf = 0.7 (cm) SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 -150x90x8 2x20 90 250 430 90 Bu loâng d=18 140 45 100 -150x90x8 100 45 CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân 90 Đồ Án Kết Cấu Thép 50 100 200 50 1-1 Cấu tạo mối nối đỉnh xà V Mối nối xà (ở nhịp): Việc tính toán cấu tạo mối nối xà thực tương tự tính tốn mối nối đỉnh xà Do tiết diện xà ngang vị trí nối giống đỉnh mái nên ta chọn thiết kế mối nối đỉnh xà kiểm tra lại theo cặp nội lực gây kéo nhiều cho bu lông sau: M = -46.38 (kN.m) N = -45.49 (kN) Q = -30.48 (kN) Đây cặp nội lực tiết diện cuối xà 4m, tổ hợp trường hợp (COM23) gây Chọn bulông cường độ cao cấp bền 8.8, đường kính bulơng dự kiến d = 18 (mm) Lực kéo tác dụng vào bulông dãy mơmen lực dọc phân vào (do mơmen có dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bulông phía cùng) theo cơng thức: N b max = M * h1 N 46.38 *100 * 34 45.49 ± = − = 37.35(kN ) < [ N ] tb = 76.8(kN ) 2 2 n * (10 + 24 + 34 ) * ∑ hi Khả chịu cắt bulông kiểm tra theo công thức: Q 30.48 = = 3.81(kN ) < [ N ] b * γ c = 28.76(kN ) n Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện sau: t ≈ 1 t ≈ 1 b1 * N b max 10 * 37.35 = 1.1* = 0.85(cm) ( b + b1 ) * f ( 20 + 10) * 21 b1 * ∑ N bi ( b + h1 ) * f = 1.1* 10 * 37.35 * (34 + 24 + 10) = 0.89(cm) 34 * ( 20 + 34) * 21 ⇒ Chọn t = (cm) Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi kể sườn: ∑lw = * (9.6 −1) + * (9 −1) = 50.4 (cm) Lực kéo cánh mômen, lực dọc gây ra: SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân M N 46.38 *100 45.49 Nk = ± = − = 162.78(kN ) 2 25 h Vậy chiều cao cần thiết đường hàn là: h fyc = Nk 162.78 = = 0.26 (cm) ∑ lw * ( β * f w ) * γ c 50.4 * 0.7 *18 *1 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích tính theo cơng thức: Q 30.48 h fyc = = = 0.055 (cm) ∑lw * ( β * f w ) * γ c * (23 −1) * 0.7 *18 *1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết hf = 0.6 (cm) 96 2x20 -150x90x8 90 250 430 140 90 100 45 96 45 100 430 140 Bu loâng d=18 100 45 150 45 100 150 50 100 200 50 1-1 Cấu tạo mối nối xà (ở nhịp) VI Liên kết cánh với bụng cột xà ngang: Lực cắt lớn xà ngang tiết diện đầu xà Q = 49.66 (kN) Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh bụng xà ngang theo công thức sau: Qmax * S f 49.66 * 240 h fyc = = = 0.074 (cm) * I x * ( β * f w ) * γ c * 6372 * 0.7 *18 *1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết cánh với bụng xà ngang h f = 0.6 (cm) là: Lực cắt lớn cột tiết diện chân cột Q = 59.69 (kN) Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh bụng cột theo công thức sau: Qmax * S f 59.69 * 440 h fyc = = = 0.04 (cm) * I x * ( β * f w ) * γ c * 29543 * 0.7 *18 *1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết cánh với bụng cột là: h f = 0.6 (cm) TÀI LIỆU THAM KHẢO - Phạm Minh Hà (chủ biên), Đồn Tuyết Ngọc, Thiết kế khung thép nhà cơng nghiệp tầng, nhịp, NXB Xây dựng, 2009 Trần Thị Thôn, Bài tập thiết kế kết cấu thép, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, TP.HCM, 2002 Đoàn Định Kiến (chủ biên), Kết cấu thép, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1998 SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 ... II-A nên: qc = 83 (daN/m2) → q1 = 83 * 1.2 * 1.19 * ( −0.4) * = −47.41 (daN/m) b Hoạt tải mái: q2 = p c * n p * B (daN/m) Trong đó: + pc : hoạt tải mái tiêu chuẩn, pc = 30 (daN/m2) + np: hệ số... * cos α = 57.6 * 0.993 = 57.19 (daN/m) tc q x = q tc * cos α = 56.10 * 0.993 = 55.7 (daN/m) q tt = q tt * sin α = 57.6 * 0.119 = 6.8544 (daN/m) y SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu... khung ngang SVTH: Đỗ Thanh Tâm MSSV: 1100659 Đồ Án Kết Cấu Thép CBHD: ThS Cao Tấn Ngọc Thân CHƯƠNG I: THIẾT KẾ HỆ GIẰNG - I Nhiệm vụ hệ giằng: Hệ giằng nhà cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng:
