KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG
KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG VÀ KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP
Khung ngang được thiết kế với cột đặc và xà ngang có tiết diện chữ I, trong đó cột có tiết diện không đổi liên kết ngàm với móng và liên kết cứng với xà Để đảm bảo thoát nước, xà ngang được chọn có độ dốc 10% (tương đương với góc 60 độ) Do khung ngang chủ yếu chịu tải trọng bản thân và tải trọng gió, nội lực trong xà ngang tại vị trí nách khung thường lớn hơn nhiều so với vị trí giữa nhịp Xà ngang có tiết diện thay đổi, với khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột từ 0,35 đến 0,4 chiều dài nửa xà, trong khi tiết diện còn lại giữ nguyên.
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG
- Chiều cao đỉnh ray : Hr = H1 = 7m
- Chiều cao dầm cầu trục:
- Chiều sâu chôn cột chọn h ch 0
Chiều cao cột dưới được xác định : H d H r (h dct h ) h r ch
- Chiều cao cột trên được xác định : H tr = h r + h dct + H k +b k
- Chiều cao toàn cột được xác định: H = Htr + Hd = 2.4 + 6.1 = 8.5 (m)
Hình 1.1: Sơ đồ khung ngang
Xác định kích thước theo phương ngang
3.1 Chọn sơ bộ tiết diện cột
- Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng :
- Bề rộng tiết diện cột:
- Chiều dày bản bụng tiết diện:
- Để đảm bảo điều kiện chống gỉ và thi công, không nên chọn tw quá mỏng: tw> 6 (mm)
- Chiều dày bản cánh tiết diện:
- Vậy tiết diện cột là I(550x350x10x12)
- Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
- -> Vậy thỏa điều kiện vận hành trục
3.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm mái
Hình 1.3 : Tiết diện dầm mái
- Chiều cao tiết diện nút dầm mái liên kết với cột:
- Chiều cao tiết diện tại đỉnh khung chọn h2 = 0.4m Vậy chiều cao của xà ngang giảm từ 0.7(m) (tại nút khung), xuống 0.4 (m) (tại đỉnh khung)
- Chiều dày bản bụng tiết diện:
- Chiều dày bản cánh tiết diện:
Tiết diện dầm mái tại nút khung là I(750x350x10x10) (mm)
Tiết diện dầm mái tại đỉnh khung là I(400x350x10x10) (mm)
Vai cột có chức năng chịu tải trọng từ cầu trục và truyền tải trọng này vào cột Với tiết diện cột không đổi, vai cột hoạt động như một dầm công sôn có tiết diện chữ I, liên kết với cánh trong của cột Tiết diện của vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục, khoảng cách giữa các khung và nhịp của dầm vai, cụ thể là khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung (Dmax/Dmin) đến mép trong của vai cột.
- Khoảng cách trục định vị đến trục ray cầu trục
Trong công thức trên: h là chiều cao cột, 0.15 là khoảng cách từ trục ray đến mép ngoài cùng của vai cột.
- Chọn chiều cao dầm vai tại vị trí ngàm với cánh trong của cột là 0.35 m.
- Chọn bề rộng tiết diện vai cột là 0.35 m.
- Chọn bề dày bản bụng vai cột là 0.01 m.
- Chọn bề dày bản cánh vai cột là 0.01 m.
Tiết diện dầm vai là I(350x350x10x10).
- Chiều cao cột và dầm mái cửa trời là 0.2 m.
- Bề rộng bản cánh cột và dầm mái cửa trời là 0.1 m.
- Bề dày bản bụng của cột và dầm mái cửa trời là 0.01 m.
- Bề dày bản cánh của cột và dầm mái cửa trời là 0.01 m.
Tiết diện dầm, cột cửa trời là: I(200x100x10x10)
Hệ giằng
Hệ giằng đóng vai trò quan trọng trong công trình thép tiền chế do vật liệu có cường độ cao, giúp tiết kiệm diện tích và tăng độ bền Với tiết diện nhỏ và độ mãnh lớn, hệ giằng không chỉ đảm bảo tính ổn định mà còn hỗ trợ cấu trúc chống lại các tác động bên ngoài.
- Đảm bảo bất biến hình và độ cứng không gian cho kết cấu chịu lực
Cấu trúc chịu các tải trọng theo phương dọc nhà và vuông góc với mặt phẳng khung, bao gồm lực gió tác động lên tường đầu hồi, lực hãm từ cầu trục, và tác động của động đất, đồng thời truyền tải trọng xuống móng một cách hiệu quả.
- Đảm bảo ổn định ( hoặc giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng) cho cột, dầm mái
Hệ thống giằng nhà có thể được chia thành 2 nhóm: hệ giằng cột, hệ giằng mái.
Bố trí hệ giằng cột
Bố trí hệ giằng như sau:
NỘI LỰC KHUNG
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG
- Tải trọng phân bố trên mái bao gồm tôn, hệ giằng mái, xà gồ mái, cửa trời: gtc = 0.15 kN/ m2 mặt bằng mái.
- Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái : q g tc g tc B 0.15 6 0.9 kN / m
- Tải trọng tính toán phân bố lên dầm mái : q g tt q n tc g g 0.9 1.05 0.945kN / m
Trong công thức tính cường độ và ổn định của kết cấu thép, hệ số tin cậy (hệ số vượt tải) được ký hiệu là ng và có giá trị là 1.05 theo Bảng 1, TCVN 2737: 1995.
1.1.2 Tải trọng tác dụng lên cột.
- Tải trọng thường xuyên tác dụng lên cột bao gồm tải trọng kết cấu bao che, dầm cầu trục,dầm và dàn hãm.
- Tải trọng kết cấu bao che ( xà gồ vách và tôn vách ): gtc = 0,15 kN/m2 ; quy thành tải tập trung tại đỉnh cột:
+ Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên cột: q g tc g tc B 0.15 6 0.9 kN / m
+ Tải trọng tính toán phân bố lên cột : q g tt =q g tc n g =0.72 × 1.05=0.756 kN /m tt tc g g g q q n 0.9 1.05 0.945kN / m
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m Quy thành tải tập chung và momen lệch tâm
Trong công thức trên: dct là hệ số trọng lượng bản thân của dầm cầu trục,
L dct= B là nhịp của dầm cầu trục tc tc o q p q B cos 0.3 6 cos 6 1.7 kN / m
- Hoạt tải sửa chữa tính toán phân bố lên dầm mái: tt tc p p p q q n 1.7 1.3 2.21kN / m
Trong công thức trên: = 60 ứng với độ dốc mái 10%, np = 1.3 là hệ số độ tin cậy của hoạt tải sửa chữa mái (Bảng 3 và Mục 4.3.3, TCVN 2737:1995)
Theo TCVN 2737 : 1995, áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo công thức : q n W k c B(kN / m) 0
Trong đó :n = 1.2 hệ số tin cậy của tải trọng gió
Áp lực gió tiêu chuẩn ở vùng IIA được xác định là W0 = 0.83 kN/m2 Hệ số k được sử dụng để điều chỉnh áp lực gió theo độ cao, trong khi hệ số c phụ thuộc vào hướng gió và hình dạng của công trình.
- Xác định hệ số khí động Ce
Các hệ số khí động được tra theo sơ đồ 2 và 8, TCVN 2737 : 1995
Với h = 12 m, h1 = 10 m, 6 0 , L = 30 m, b B 60m ; các hệ số khí động như sau:
Hệ số k được xác định dựa trên địa hình và chiều cao của công trình Đối với các công trình nằm trong khu vực địa hình A, giá trị k có thể tham khảo từ bảng 5 trong TCVN 2737: 1995.
- Bảng tải trọng gió theo phương ngang nhà
STT Cấu kiện Cao độ
(m) Hệ số k Hệ số c Tải trọng tính toán (kN/m)
3 Cột cửa trời đón gió 11.8 1.2016 0.7 5
4 Mái cửa trời đón gió 12.0 1.204 -0.36 -2.6
7 Cột cửa trời khuất gió 11.8 1.2016 -0.6 -4.3
8 Mái cửa trời khuất gió 12 1.204 -0.4 -2.9
Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác động lên cột thông qua dầm cầu trục được xác định bằng cách sử dụng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm Để có kết quả chính xác, các bánh xe của hai cầu trục cần được sắp xếp sát nhau ở vị trí bất lợi nhất Qua đó, xác định tung độ yi của đường ảnh hưởng giúp tính toán áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất mà các bánh xe cầu trục gây ra lên cột.
- Thông số cầu trục : sức trục Q = 8 (T), nhịp cầu trục Lk = 28 Tra bảng, ta có :
Bk = 5.3 (m) : bề rộng cầu trục.
Kk = 4.6 (m) : khoảng cách hai bánh xe.
G = 14.78 (T) : trọng lượng toàn bộ cầu trục.
Gxc = 0.605 (T) : trọng lượng xe con n0 =2 : số bánh xe ở một bên ray.
Pmax = 7.02 (T): áp lực đứng tiêu chuẩn lớn nhất tại mỗi bánh xe
Pmin = 2.95 (T) áp lực đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất tại mỗi bánh xe.
Áp lực đứng lớn nhất (Dmax) và nhỏ nhất (Dmin) của cầu trục lên vai cột được xác định theo hệ số tổ hợp nc = 0.85, áp dụng cho hai cầu trục hoạt động ở chế độ làm việc nhẹ và trung bình (Mục 5.16, TCVN 2737:1995) Tổng tung độ các đường ảnh hưởng tại vị trí các bánh xe được tính toán với tung độ ở gối bằng 1, cụ thể là y1 = 0.23, y2 = 1, y3 = 0.88, y4 = 0.12, với tổng ∑ yi = 2.56 và ∑ yi = 2.23.
Hình 2.2 : Đường ảnh hưởng gối tựa
Thay số vào ta được: Dmax = 1.1 x 0.85 x 70.2 x 2.23 = 146.4 kN
Khi xe con hãm, lực quán tính tác động ngang lên nhà theo phương chuyển động, gây ra lực ngang tiêu chuẩn T 1 c tại các bánh xe của cầu trục Các lực này di động cùng với lực thẳng đứng P, tạo ra lực ngang tập trung T cho cột Giá trị T được tính toán tương tự như xác định Dmax/Dmin Lực T truyền lên cột qua dầm hãm hoặc các chi tiết liên kết dầm cầu trục với cột, với điểm đặt tại cao trình mặt dầm cầu trục hoặc mặt dầm hãm, có thể hướng vào hoặc ra khỏi cột Đối với cầu trục chạy bằng điện và móc mềm, T 1 c được xác định theo công c xc.
Trong đó : Q = 80 kN : trọng lượng toàn bộ cầu trục.
Gxc = 6.05 kN : trọng lượng xe con
Mô hình kết cấu khung ngang
Dùng phần mềm ETABS version 9.7.4 để mô hình kết cấu và phân tích nội lực khung
Tính toán kết cấu khung phẳng bao gồm việc xác định các liên kết giữa các thành phần Liên kết giữa cột và móng được thiết kế dưới dạng liên kết ngàm, trong khi các liên kết giữa cột và dầm mái, đỉnh khung, cột cửa trời và dầm mái, cũng như đỉnh cửa trời đều được thực hiện với liên kết cứng.
Các tiết diện được khai báo theo kích thước sơ bộ đã chọn
Tải trọng được gán vào khung theo các giá trị được tính toán ở trên Đặc trưng vật liệu: thép CCT 34, f = 21 kN/cm2, E = 2.1x104 kN/cm2, = 78.5 kN/m3
Hình:Hình dạng tiết diện khung
2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung
Hình: Tải trọng thường xuyên
Hình: Hoạt tải mái trái
Hình: Hoạt tái mái phải
Hình: Tải trọng ngang gió trái
Hình:Tải trọng ngang gió phải
Hình: Áp lực đứng Dmax trái
Hình: Áp lực đứng Dmax phải
Các trường hợp chất tải lên khung :
8 Hoạt tải ngang cầu trục trái 2.
9 Hoạt tải ngang cầu trục phải 1.
10 Hoạt tải ngang cầu trục phải 2.
Bảng tổ hợp nội lực
Bảng nội lực các trường hợp tải :(Đơn vị tính: KN, KN.m )
Phương án chất tải ( Đơn vị tính kN, kN.m)
BẢNG TỔ HỢP NÔI LỰC XÀ NGANG tải
Phương án chất tải ( Đơn vị tính kN, kN.m)
Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2
Mmax , N tư Mmin , N tư Nmax , M tư Mmax , N tư Mmin, N tư
Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2
THIẾT KẾ CỘT
Kiểm tra khả năng chịu lực của cột ( trạng thái giới hạn I)
Dùng thép CCT34 có: f!00daN/cm ; f00daN/cm ; E=2,1×10 daN/cm 2 6 2
Bu lông cấp độ 5.8 có: f !00daN/cm ; f 00daN/cm ; f 400daN/cm tb 2 vb 2 cb 2 Que hàn N42 có: f!00daN/cm ; f 00daN/cm 2 wf 2
Dùng phương pháp hàn tay nên f =0,7; =1 s
Trọng lượng riêng của thép: thep 78,5 kN m / 3
1.2 Thông số tiết diện cột
Xác định chiều dài và tính toán.
Nội lực tính toán cột.
- Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn ra được cặp nội lực
TH2 M min, Ntu, Vtu 171,37 75,93 48,5 TH3 M , N max, Vtu 91,84 211,41 38,16
Hình 3 1: Tiết diện cột o Kích thước hình học tiết diện cột
55 35 1,2 52,6 1 35 1,4 o Đặc trưng hình học tiết diện cột
Wy (cm3) rx (cm) ry
136.4 77607 8579 2822 312 23.85 7.93 1221.68 o Chiều dài tính toán cột
Trong đó: μ: được xác định theo bảng 19, TCVN 5575-2012: n 0.56 n 0.14
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung : l x =1.34 ×11.5.41 m lx = 16 m
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung ly được xác định bằng khoảng cách giữa hai điểm ngăn cản chuyển vị cột theo phương ngoài mặt phẳng khung Cụ thể, ly được tính bằng khoảng cách giữa hai điểm giằng cột, và theo sơ đồ bố trí hệ giằng, giá trị ly là 3.5m.
1 Kiểm tra điều kiện khống chế độ mảnh: Độ mảnh cột theo phương x :
r Độ mảnh cột theo phương y :
2 Kiểm tra điều kiện bền:
Trường hợp 1: cặp nội lực
+ Q= 48,5 Độ lệch tâm tương đối :
Hệ số ŋ kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện lấy theo bảng D9-phụ lục D : tỉ số : f 0.8 w
=> ŋ = 1 Độ lệch tâm tính đổi :
Không cần tính toán kiểm tra bền.
- Độ lệch tâm tương đối :
Hệ số ŋ kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện lấy theo bảng D9-phụ lục D TCVN 5575-2012 :
- Độ lệch tâm tính đổi :
Không cần tính toán kiểm tra bền.
- Độ lệch tâm tương đối :
Hệ số ŋ kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện lấy theo bảng D9-phụ lục D TCVN 5575-2012 :
- Độ lệch tâm tính đổi :
Không cần tính toán kiểm tra bền.
3 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung.
Trong đó hệ số uốn dọc được tra theo bảng D10-phụ lục D TCVN 5575-2012
Từ đó ta nội suy được:
- Ta có độ lệch tâm tính đổi me < 20 nên ta kiểm tra độ ổn định tổng thể theo công thức sau :
Trong đó hệ số uốn dọc được tra theo bảng D10-phụ lục D TCVN 5575-2012
Từ đó ta nội suy được:
- Trong đó hệ số uốn dọc được tra theo bảng D10-phụ lục D TCVN 5575-2012
- Từ đó ta nội suy được:
4 Kiểm tra độ ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung
Ta sử dụng công thức :
Hệ số c phản ánh ảnh hưởng của mô men uốn Mx và hình dáng tiết diện ổn định của cột theo phương vuông góc với mặt phẳng uốn Đặc biệt, hệ số c có sự phụ thuộc vào giá trị của mx, trong đó mx được tính bằng công thức: mx = Mx × A.
- Hệ số uốn dọc Ÿy đối với trục y-y (trục ngoài mặt phẳng khung), phụ thuộc vào λx¯=y Tra Bảng D.8, TCVN 5575:2012, ta được:
Vậy momen lớn nhất tại 1/3 chiều dài giữa cột là :
Ta tính hệ số mx :
Từ đó ta tính được hệ số c :
Vậy momen lớn nhất tại 1/3 chiều dài giữa cột là :
Ta tính hệ số mx :
Từ đó ta tính được hệ số c :
Vậy momen lớn nhất tại 1/3 chiều dài giữa cột là :
Ta tính hệ số mx :
5 Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh : Độ ổn định cục bộ bản cánh được kiểm tra bằng công thức : b 0 f t f =[ b t 0 ]
Cột có độ mảng quy ước min( , x y ) 1.4 4
Tra bảng 35 TCVN 5575 - 2012 ta được : Đối với cánh của tiết diện chữ I không viền mép thì ta tính được giá trị cho phép là :
Thõa mãn điều kiện ổn định cục bộ bản cánh.
6 Kiểm tra độ ổn định cục bộ bản bụng cột :
Bản bụng không mất ổn định cục bộ.
Bản bụng không cần gia cường.
Bản bụng không mất ổn định cục bộ. o
Bản bụng không cần gia cường.
Bản bụng không mất ổn định cục bộ.
Chúng tôi lựa chọn cặp nội lực có lực cắt lớn nhất để xác định chiều cao đường hàn, vì liên kết hàn giữa bản bụng và bản cánh dầm chịu tác động của lực cắt.
+ Cặp nội lực có lực cắt Q lớn nhất được lấy ở tiết diện cột
+ Cặp nội lực 1: M = 256.94 (kN.m); N = 60.38(kN); Q = 48.5 (kN)
+ Ta có công thức tính chiều cao đường hàn như sau:
Tiết diện ngang đầu dầm
1.1 Kiểm tra khả năng chịu lực tại nách khung : a Nội lực tính toán :
Trong dầm thường có lực dọc N nhỏ nên thường tổ hợp nguy hiểm nhất là tổ hợp có momen M lớn nhất.
(kN.m) N tư (kN) Q tư (kN) TH100 256,944 54,26 55,26 b Kích thước hình học : h(cm) cánh trên bản bụng cánh dưới bf tf hw tw bf tf
Wy (cm3) rx (cm) ry
Trong mặt phẳng khung : lx = 30 (m)
Ngoài mặt phẳng khung : bằng khoảng cách giữa hai xà gồ ly = 1.26(m) e Độ lệch tâm tương đối : f Kiểm tra bền :
+ Chịu nén uốn và cắt đồng thời :
g Kiểm tra điều kiện tổng thể mái
=> Nên ta được công thức tính toán sau :
Thõa mãn đk ổn định cục bộ bản cánh.
Thõa mãn đk ổn định cục bộ bản bụng.
1.2 Kiểm tra khả năng chịu lực tiết diện không thay đổi :
Tiết diện ngang đỉnh dầm a Nội lực tính toán :
Trong dầm thường có lực dọc N nhỏ nên thường tổ hợp nguy hiểm nhất là tổ hợp có momen M lớn nhất.
(kN.m) N tư (kN) Q tư (kN) 153,445 24,94 16,71 b Kích thước hình học : h(cm) cánh trên bản bụng cánh dưới c Đặc trưng hình học :
Wy (cm3) rx (cm) ry
Trong mặt phẳng khung : lx = 30 (m)
Ngoài mặt phẳng khung : bằng khoảng cách giữa hai xà gồ ly = 1.26(m) e Độ lệch tâm tương đối :
+ Chịu nén uốn và cắt đồng thời :
g Kiểm tra điều kiện tổng thể dầm mái :
h Kiểm tra độ ổn định cục bộ bản bụng và bản cánh:
Thõa mãn đk ổn định cục bộ bản cánh.
Thõa mãn đk ổn định cục bộ bản bụng.
1.3 Tính toán liên kết hàn bụng và bản cánh dầm :
Chúng tôi lựa chọn cặp nội lực có lực cắt lớn nhất để tính toán chiều cao đường hàn, vì liên kết hàn giữa bản bụng và bản cánh dầm chịu lực cắt.
(kN.m) N tư (kN) Q tư (kN) 153,445 24,94 16,71
+ Ta có công thức tính chiều cao đường hàn như sau: min
CHƯƠNG V : THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT
Chọn cặp nội lực tính toán tại tiết diện chân cột
Ta chọn 2 cặp nội lực để tính toán tiết diện tại chân cột.
(kN.m) N tư (kN) Q tư (kN
) 256.944 60.38 48.5 91.843 211.41 38.16 h(cm) cánh trên bản bụng cánh dưới bf tf hw tw bf tf
+ Chọn bề rộng bản đế lớn hơn bề rông cột 20 (cm).
+ Chiêu dài bản đế tính theo công thức :
2B bd ψRR b , Ioc +√ ( 2 B bd N ψRR b , Ioc ) 2 + B bd 6 ψRR M b , Ioc ϕ b =√ A A mong bd Vậy ta chọn chiều dài bản đế là Lbd = 80 (cm).
+ Tính toán ứng suất dưới bản đế :
Chọn cặp nội lực 1 để tính toán :
+ Khoảng cách từ mép ngoài bản đế đến điểm có ứng suất bằng 0.
+ Ứng suất tại mép cột :
+ Tính momen uốn trong các ô bản đế :
+ Ô bản 1 ( bản kê 3 cạnh) có tỷ lệ (hệ số αb tra bảng 4.12 Giáo trình Kết Cấu Thép 1 – Nguyễn Văn Hội) :
+ Tính toán chiều dày bản đế theo công thức :
+ Dầm đế được hàn vào bản cánh cột.
+ Bề dày dầm đế tdd = 1(cm)
+ Chiều cao đường liên kết dầm đế vào cột là hf = 8(mm).
+ Chiều cao dầm đế theo điều kiện truyền lực :
+ Tải trọng gây uốn dầm đế :
+ Xem dầm đế như dầm coonssol , một đầu tự do , một đầu ngàm vào bản cánh cột Nhịp tính toán :
+ Chiều dài vùng bê tông chịu nén dưới bản đế x = 41.3 (cm).
+ Ta chọn khoảng cách từ mép biên bả đế chân cột đến tâm bulong neo là 6 (cm).
+ Tính toán khoảng cách điểm đặt của lực dọc N đến trọng tâm biểu đồ ứng suất nén.
+ Tính toán khoảng cách từ trọng tâm của bulong đến trọng tâm biểu đồ ứng suất nén.
+ Lực gây kéo cho bulong neo ở một phía chân cột :
+ Diện tích bulong cần thiết :
Dùng bulong neo mác 09Mn2Si có fba = 19 (kN/cm2).
Chọn sử dụng số bulong neo n = 4.
+ Chọn bulong ф30 có Abn = 5.6 (cm2)
4 Tính toán sườn ngăn : a Sườn ngăn liên kết với bụng cột :
+ Sườn làm việc nhu một consol ngàm tại bụng cột với nhịp bằng 27.5 (cm) chịu lực tác
+ Kiểm tra tiết diện sườn ngăn theo ứng suất tương đương :
1 3 1 2224.11( / ) 2415( / ) td daN cm daN cm
+ Kiểm tra đường hàn liên kết sườn ngăn với bản cánh cột :
Chiều cao đường hàn 10mm.
Chiều dài đường hàn lw -1(cm)
Diện tích và momen kháng uốn của đường hàn :
+ Kiểm tra tiết diện đường hàn :
b Sườn ngăn liên kết với bản cánh cột :
+ Bề rông diện truyền tải tác dụng lên sườn : 1.5l = 16.95 (cm).
+ Ta tính được lực phân bố đều :
1449.56( / ) 2415( / ) td daN cm daN cm
+ Kiểm tra đường hàn liên kết sườn ngăn với bản cánh cột :
Chiều cao đường hàn 8mm.
Chiều dài đường hàn lw = 17-1(cm)
Diện tích và momen kháng uốn của đường hàn :
+ Kiểm tra tiết diện đường hàn :
II Chi tiết vai cột :
- Khoảng cách từ trọng tâm rây đến mép trong cột dưới :
+ Momen uốn và lực cắt tại tiết diện ngàm : max max
+ Từ điều kiện ép mặt do phản lực truyền từ dầm cầu trục vào vai cột nên ta xác định được bề dày bản bụng của dầm vai : max 0.24( )
+ Chọn chiều cao tại vị trí đặt lực h = 35(cm)
+ Diện tích cần thiết của bản cánh :
Chọn bdv x tf = 35x15 (cm2) > 7.82 (cm2).
+ Tiết diện dầm vai : h(cm) cánh trên bản bụng cánh dưới bf tf hw tw bf tf
+ Đặc trưng hình học của tiết diện vai cột :
Wy (cm3) rx (cm) ry
+ Kiểm tra tiết diện vai cột :
+ Kiểm tra ứng suất tương đương :
+ Kiểm tra ổn định cục bộ :
+ Chiều cao đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng : min
+ Tính toán liên kết hàn dầm vai vào cánh cột :
Diện tích đường trong liên kết dầm vai vào cánh cột :
Kiểm tra liên kết hàn :
+ Tính toán sườn gia cường cho dầm vai :
Chiều dày sườn được tính theo điều kiện ổn định cục bộ của sườn :
+ Tính toán sườn gia cường cho bụng cột :
Chiều cao hs = hw = 52.4(cm)
Chọn bs = (bf – tw)/2=(35-1)/2(cm).
+ Kiểm tra độ võng tại điểm đặt lực :
+ Nội lực tại vị trí đỉnh cột :
(kN.m) N tư (kN) Q tư (kN) 256.94
+ Chọn bulong đường kính d24loại 8.8 bố trí thành 2 dãy.
Diện tích thực của bulong Abn là 3.52 cm², trong khi diện tích nguyên của bulong A là 4.52 cm² Cường độ chịu kéo của bulong đạt 4000 daN/cm², và cường độ tính toán chịu cắt của bulong là 3200 daN/cm².
Chiều cao: h s 1.5l s 1.5 10 15(cm) → Chọn hs = 15 (cm)
- Khả năng chịu kéo của bu lông : N tb f tb A bn 40 3.52 140.8(kN)
- Khả năng chịu trượt của một bu lông cường độ cao:
Cường độ tính toán chịu kéo của vật liệu bu lông cường độ cao trong liên kết ma sát được xác định là fhb = 0.7fub, trong đó fub là cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của vật liệu bu lông Cụ thể, fub có giá trị là 110 kN/cm², tương ứng với mác thép 40Cr.
b1– hệ số điều kiện làm việc của liên kết, b1 =1 do số bu lông trong liên kết n 18> 10.
- Hệ số ma sát và hệ số tin cậy của liên kết 0.25; b1 1.7 nf - Số lượng mặt ma sát của liên kết : nf = 1
Lực cắt tác động lên bu lông ngoài cùng do mô men và lực dọc phân bổ Do mô men có dấu dương, tâm quay được xem là trùng với dãy bu lông ngoài cùng.
DoN b max 92.5(kN) N tb 140.8(kN) nên các bu lông đủ khả năng chịu lực
- Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bu lông
- Bề dày mặt bích được xác định từ điều kiện chịu uốn :
+ Tính toán đường hàn liên kết cột và dầm mái với bản bích :
- Tổng chiều dài đường hàn ở cánh ngoài :
- Lực kéo trong bản cánh ngoài do momen và lực dọc tác dụng vào :
- Chiều cao đường hàn : min
- Chiều cao đường hàn liên kết mặt bích với bụng cột do lực cắt lớn nhất tại đỉnh cột gây ra :
Vậy ta chọn chiều cao đường hàn cho cả bản cánh và bản bụng là 4(mm).
2 Chi tiết nối giữa xà :
+ Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường mặt bích, với kích thước lấy như sau :
Bề dày ts ≥ tw chọn ts = 0.8 (cm)
Bề rộng ( phụ thuộc vào kích thước mặt bích) → chọn 10 cm
Chiều cao: h s 1.5l s 1.5 10 15(cm) → chọn hs = 15 (cm)
- Khả năng chịu kéo của bu lông :
Trong đó : ftb = cường độ tính toán chịu kéo của bu lông là ftb = 40 kN/cm2
b1– hệ số điều kiện làm việc của liên kết, b1 =1 do số bu lông trong liên kết n 8 < 10.
Lực cắt tác động lên bu lông ngoài cùng được xác định bởi mô men và lực dọc phân bổ Do mô men có giá trị dương, tâm quay sẽ trùng với dãy bu lông ở phía trên cùng.
Khả năng chịu lực cắt của bu lông :
Vậy chiều cao cần thiết đường hàn này: yc k f w w min c
Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích yc f w w min c
→ Chọn chiều cao đường hàn là hr = 0.6 cm.
+ Cặp nội lực tính toán :
+ Chọn 8 bulong đường kính d24 loại 8.8.
Diện tích thực của bulong Abn là 3.52 cm2, trong khi diện tích nguyên của bulong A đạt 4.52 cm2 Cường độ chịu kéo của bulong được xác định là ftb = 4000 daN/cm2, và cường độ tính toán chịu cắt của bulong là fvb = 3200 daN/cm2.
- Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường mặt bích, với kích thước lấy như
Trong đó : ftb = cường độ tính toán chịu kéo của bu lông là ftb = 40 kN/cm2
Diện tích thực của thân bu lông Abn = 3.52 cm2
- Khả năng chịu trượt của một bu lông cường độ cao
b1– hệ số điều kiện làm việc của liên kết, b1 =1 do số bu lông trong liên kết n 8 < 10.
Lực cắt tác động lên bu lông ngoài cùng được xác định bởi mô men và lực dọc phân bổ Do mô men có dấu dương, tâm quay sẽ trùng với dãy bu lông ở phía trên cùng.
Khả năng chịu lực cắt của bu lông :
Lực kéo trong bản cánh dưới do mô ment, lực dọc và lực cắt gây ra : k
Vậy chiều cao cần thiết đường hàn này: yc k f w w min c
Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích yc f w w min c
→ Chọn chiều cao đường hàn là hr = 0.6 cm.
