SVTH Nguyễn Công Huy – 1812378 GVHD Ths Trần Tiến Đắc 1 Phụ Lục 3 CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ DẦM PHỤ 4 1 Sơ đồ tính 4 Hình 1 1 Sơ đồ tính của dầm phụ 4 2 Ngoại lực 4 Hình 1 2 Diện truyền tải lên dầm phụ 4 3 Sơ đồ tải 5 Hình 1 3 Sơ đồ tải của dầm phụ 5 4 Nội lực 5 Hình 1 4 Biểu đồ lực cắt và mô men của dầm phụ 5 5 Chọn tiết diện 5 Hình 1 5 Tiết diện của dầm phụ 6 6 Kiểm tra khả năng chịu lực 6 7 Thiết kế đường hàn đối đầu 8 Hình 1 6 Xác định vị trí cần hàn 8 Hình 1 7 Xác định hệ số ứng suất tại các.
THIẾT KẾ DẦM PHỤ
Sơ đồ tính
Hình 1.1 Sơ đồ tính của dầm phụ
Ngoại lực
Hình 1.2 Diện truyền tải lên dầm phụ
Trọng lượng bản thân sàn (tĩnh tải): tt tc s g s g s bt g = n ×b×g = n ×b×(h ×γ ) = 1.1×1.8× (0.1× 25) = 4.95(kN / m)
Trọng lượng bản thân dầm (tĩnh tải): g = n ×g (Sẽ cập nhật sau khi chọn tiết diện) tt d g tc d
Hoạt tải tính toán: p = n ×b× p =1.2×1.8×5.5.88(kN / m) tt p tc
Sơ đồ tải
Hình 1.3 Sơ đồ tải của dầm phụ Tổng tải tính toán: q = p + g = 11.88+4.95.83(kN / m) tt tt s tt
Hình 1.4 Biểu đồ lực cắt và mô-men của dầm phụ tt 2 2 x,max dp
Mô-ment kháng uốn yêu cầu theo phương x: x,max 3 x c 2
Chọn tiết diện I-24a có: Wx = 317 (cm 3 ), Sx = 178 (cm 3 ), Ix = 3800 (cm 4 ), tw = 0.56 (cm), tf = 0.98 (cm), h = 24 (cm), R = 1.05 (cm), gd tc = 29.4 (daN/m), hw = h – 2×(tf + R) = 24 – 2×(0.98+1.05) = 19.94 (cm),
L dp = 5100 mm g d tt g s tt p tt q tt
Hình 1.5 Tiết diện của dầm phụ
Trọng lượng bản thân dầm phụ: g tt d =n g g d tc =1.1 29.4 =0.3234 (kN / m)
Cập nhật lại tổng tải tính toán: tt tt tt tt d s q =g +g +p =0.3234 4.95 11.88 17.15 (kN / m)+ + 6/ Kiểm tra khả năng chịu lực:
Cần kiểm tra bền tại 3 tiết diện nguy hiểm: x = 0; x = L/2; x = L/4 tt 2 2 dp x,max q L 17.15 5.1
= = max dp tt dp dp
7 a/ Tại x = 0 (đầu dầm): max x 2 max x w
(thỏa điều kiện) b/ Tại x = L/2 (giữa dầm): max x,max 2 nx
6.2/ Kiểm tra võng (theo độ võng tương đối):
Tổng tải tiêu chuẩn: q tc =g tc d +g tc s +p tc =0.294 4.5 9.9 14.694 (kN / m)+ + Kiểm tra võng tương đối: tc 3 3 4 max dp
= = = Thỏa tiêu chí về độ võng
7/ Thiết kế đường hàn đối đầu:
Các đặc trưng hình học của đường hàn đối đầu:
Diện tích tiết diện: A w = A = 37.5 (cm ) x 2
Tại tiết diện giữa dầm phụ có M max = 55.77 (kNm)
Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ nhất đối với đường hàn ở vị trí giữa dầm: max 2 w wt c w
Để đảm bảo đường hàn chịu ảnh hưởng của moment uốn mà không bị ảnh hưởng bởi lực cắt, cần thực hiện hàn đối đầu tại vị trí cách giữa dầm một đoạn x nhỏ nhất Điều kiện cần thỏa mãn là ứng suất w phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị tính toán, cụ thể là w ≤ f wt × γ = 0.85 × 21 × 0.9 = 16.1 (kN/cm²).
Hình 1.6 Xác định vị trí cần hàn
Ta chọn x nhỏ nhất sao cho: w f wt × γ = 0.85× 21× 0.9 = 16.1 (kN / cm ) c 2
Giải ra ta được x ≥ 76 (cm) Vậy xmin = 76 (cm) Ta có x/ Ldp = 76/510 = 0.15
Hình 1.7 Xác định hệ số ứng suất tại các tiết diện
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH
Hình 2.1 Sơ đồ tính của dầm chính
Hình 2.2 Diện truyền tải lên dầm chính tt tc 2 p dp
P = n × b × L × p = 1.2×1.8m × 5.1m × 5.5kN / m = 60.59 (kN) tt tc 3 s g dp s
G = n × b × L × g = 1.1×1.8m × 5.1m × (0.1m × 25kN / m ) = 25.25 (kN) tt tc dp g dp dp
G = n × L × g = 1.1× 5.1m × 0.294(kN / m) = 1.65 (kN) tt g (Sẽ cập nhật sau khi chọn tiết diện) dc tt tt tt tt s dp
Hình 2.3 Sơ đồ tải của dầm chính.
Chọn tiết diện
Mô-ment kháng uốn yêu cầu theo phương x: x,max 3 x c 2
Chọn tiết diện I-24a có: Wx = 317 (cm 3 ), Sx = 178 (cm 3 ), Ix = 3800 (cm 4 ), tw = 0.56 (cm), tf = 0.98 (cm), h = 24 (cm), R = 1.05 (cm), gd tc = 29.4 (daN/m), hw = h – 2×(tf + R) = 24 – 2×(0.98+1.05) = 19.94 (cm),
L dp = 5100 mm g d tt g s tt p tt q tt
Hình 1.5 Tiết diện của dầm phụ
Trọng lượng bản thân dầm phụ: g tt d =n g g d tc =1.1 29.4 =0.3234 (kN / m)
Cập nhật lại tổng tải tính toán: tt tt tt tt d s q =g +g +p =0.3234 4.95 11.88 17.15 (kN / m)+ +
Kiểm tra khả năng chịu lực
Cần kiểm tra bền tại 3 tiết diện nguy hiểm: x = 0; x = L/2; x = L/4 tt 2 2 dp x,max q L 17.15 5.1
= = max dp tt dp dp
7 a/ Tại x = 0 (đầu dầm): max x 2 max x w
(thỏa điều kiện) b/ Tại x = L/2 (giữa dầm): max x,max 2 nx
6.2/ Kiểm tra võng (theo độ võng tương đối):
Tổng tải tiêu chuẩn: q tc =g tc d +g tc s +p tc =0.294 4.5 9.9 14.694 (kN / m)+ + Kiểm tra võng tương đối: tc 3 3 4 max dp
= = = Thỏa tiêu chí về độ võng
Thiết kế đường hàn đối đầu
Các đặc trưng hình học của đường hàn đối đầu:
Diện tích tiết diện: A w = A = 37.5 (cm ) x 2
Tại tiết diện giữa dầm phụ có M max = 55.77 (kNm)
Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ nhất đối với đường hàn ở vị trí giữa dầm: max 2 w wt c w
Để đảm bảo an toàn cho đường hàn dưới tác động của moment uốn, cần thực hiện hàn đối đầu tại vị trí cách giữa dầm một đoạn x nhỏ nhất, sao cho ứng suất hàn w không vượt quá giá trị cho phép, cụ thể là w ≤ 16.1 (kN/cm²).
Hình 1.6 Xác định vị trí cần hàn
Ta chọn x nhỏ nhất sao cho: w f wt × γ = 0.85× 21× 0.9 = 16.1 (kN / cm ) c 2
Giải ra ta được x ≥ 76 (cm) Vậy xmin = 76 (cm) Ta có x/ Ldp = 76/510 = 0.15
Hình 1.7 Xác định hệ số ứng suất tại các tiết diện
THIẾT KẾ DẦM CHÍNH
Kiểm tra khả năng chịu lực
6.1/ Kiểm tra bền cho dầm chính:
Cần kiểm tra tại 3 tiết diện tiêu biểu: x = 0; x = L/5; x = 2L/5 tt
= = Vì liên kết dầm phụ với dầm chính là liên kết bằng mặt nên bỏ qua ứng suất cục bộ
14 a/ Tại x = 0 (đầu dầm): max x 2 max x w
(thỏa điều kiện) c/ Tại x = 2L/5 : max w 2
(thỏa điều kiện) Vậy cả 3 tiết diện nguy hiểm tiêu biểu của dầm đều thỏa điều kiện bền
6.2/ Kiểm tra võng cho dầm chính (theo độ võng tương đối):
P tc =p tc L dp L dc =5.5(kN / m ) 5.1m 9m 2 %2.45 (kN)
G tc s =g tc s L dp L dc =(0.1 25) 5.1m 9m 4.75 (kN)
G tc dp = 6 g tc dp L dp = 6 0.294(kN / m) 5.1m =9 (kN)
G tc dc =g tc dc L dc =0.84(kN / m) 9m =7.56 (kN)
Q tc =P tc +G tc s +G dp tc +G tc dc %2.45 114.75 9 7.56+ + + 83.71 (kN / m)
- Quy đổi tải tiêu chuẩn về tải phân bố đều: tc tc dc
= = - Kiểm tra võng tương đối: tc 3 3 4 max dc
= = = Thỏa tiêu chí về độ võng
6.3/ Kiểm tra khả năng chịu lực: a/ Kiểm tra ổn định tổng thể:
Liên kết giữa dầm phụ và dầm chính được thực hiện bằng mặt, do đó các điểm liên kết cũng đồng thời là các điểm cố kết cho dầm chính với khoảng cách giữa các điểm cố kết nhỏ Vì vậy, có thể bỏ qua việc kiểm tra ổn định tổng thể cho dầm chính Tuy nhiên, cần thực hiện kiểm tra ổn định cục bộ.
- Kiểm tra bản cánh: of w f f b (b t ) / 2 (260 8) / 2 E
= = = Thỏa ổn định cục bộ bản cánh nén
- Kiểm tra bản bụng đầu dầm: w w w h f 680 1
Thỏa ổn định cục bộ bản bụng đầu dầm chịu lực cắt lớn
- Với dầm không thay đổi tiết diện, khi bản bụng đầu dầm thỏa ổn định cục bộ thì bản bụng giữa dầm cũng thỏa
Thiết kế liên kết hàn
Nối dầm chính tại vị trí cách gối tựa bên trái một đoạn x = 0.25×Ldc Ta tính moment tại vị trí x = 0.25×Ldc: tt tt tt dc dc dc dc
= + − = = Liên kết hàn bản ghép ở hai bản cánh của dầm chính nên ta có:
= = - Kích thước sơ bộ bản ghép cánh: b '= − b 2 15 mm&0 30− #0 mm
- Chọn chiều cao hf của đường hàn góc cạnh: f min h 1.2 t =1.2 min(10; 12) =1.2 10 12(mm) = Chọn hf = 12 (mm)
- Chiều dài cần thiết của các đường hàn:
+ Thép cơ bản CCT34 có: f ws =0.45f u =0.45 34 3 (kN / cm ) 2
+ Sử dụng que hàn N42 có: f wf (kN / cm ) 2
+ Ta có: f f wf =0.7 18 12.6 = s f ws = 1 15.3 15.3 (kN / cm )= 2 w wf c w f f w
+ Có 2 đường hàn ở mỗi mắc xích w 37.9 l 18.95 (cm)
+ Tính cho trường hợp không có máng dẫn, bản lót: lw ≥ 18.95 + 1 95 (cm)
- Từ đó ta có kích thước bản ghép: 410×230×12 (mm)
Kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn góc cạnh:
Đường hàn đủ khả năng chịu lực với
= = Hình 2.6 Hình vẽ mặt cắt bố trí liên kết hàn bản ghép của dầm chính
Thiết kế liên kết bu lông
Chọn bu lông thường M16 Gr 8.8 và chiều dày các bản ghép d = 10 (mm)
Khả năng chịu cắt của bu lông thường:
Khả năng chịu ép mặt của thép cơ bản:
Từ đó ta có N min = N cb = 56.88 (kN)
Nối dầm chính tại vị trí cách gối tựa bên trái một đoạn x = 0.25×Ldc Ta tính moment tại vị trí x = 0.25×Ldc: tt tt tt dc dc dc dc
= + − = = Liên kết hàn bản ghép ở hai bản cánh của dầm chính nên ta có:
= = Số bu lông cần thiết:
Khả năng chịu lực tối đa của bản ghép cánh liên kết bu lông:
Hình 2.7 Hình vẽ mặt cắt bố trí liên kết bu lông của dầm chính
Hình 2.8 Excel tối ưu tiết diện của dầm chính
Hình 2.9 Excel hệ số ứng suất tại các tiêt diện của dầm chính
Hình 2.10 Excel kiểm tra võng và HSKT ổn định của dầm chính
THIẾT KẾ CỘT ĐẶC
Chọn tiết diện
- Lần lặp 1: Giả thiết ly = 100, với f = 21 kN/cm 2 ; ta tra bảng được jy-gt = 0.58
Chọn tiết diện: I - b×h×tw×tf = I - 328×250×10×14 Có:
= = - Tính toán tương tự cho các lần lặp 2 và 3 ta được bảng tóm tắt sau: lgt jgt Ayc iy-yc bf-yc Chọn tiết diện Atk lx ly lmax
Bảng 3.1 Bảng excel chọn và tính toán các lần lặp chọn tiết diện
- Từ đó ta chọn tiết diện I-320×260×8×10 có: A = 76 (cm 2 ); ix = 13.716 (cm); iy = 6.21 (cm); i x i y 13.716 6.21 s 1.1207
Hình 3.3 Tiết diện cột đặt đã chọn.
Kiểm tra khả năng chịu lực
a/ Kiểm tra ổn định tổng thể:
Từ lmax = 64.42 và f = 21 kN/cm 2 tra bảng ta có jmin = 0.8013
Cột đảm bảo điều kiện ổn định tổng thể b/ Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: Độ mảnh quy ước của cột: f 21 4
Bản bụng đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ w w h E
37.5 2.3 72.7 t = f = Bản bụng không cần phải đặt sường ngang
25 c/ Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh: Độ mảnh quy ước của cột: f 21 4
= = Bản cánh đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ.
Thiết kế kích thước bản đế chân cột đặc chịu nén đúng tâm
Bê tông B20 có Rb = 11.5 (MPa) Chọn jb = 1.2
Công thức tính diện tích bản đế Abd của cột đặc chịu nén đúng tâm được xác định dựa trên cường độ nén cục bộ của bê tông móng.
Chọn sơ bộ tbd = 8 (mm); C = 100 (mm)
= Chọn B = L = 350 (mm) Kiểm tra điều kiện ứng suất dưới đế cột:
Hình 3.4 Kích thước bản đế chân cột
Hình 3.5 Excel chọn và tối ưu tiết diện cho cột
Hình 3.6 Excel chọn và tối ưu tiết diện cho cột
THIẾT KẾ CỘT RỖNG BẢN GIẰNG
Hình 4.1 Sơ đồ tính của cột theo 2 phương
Tổng ngoại lực tác động lên cột A2 ở tầng dưới cùng bao gồm lực từ hoạt tải, tĩnh tải sàn, trọng lượng bản thân dầm phụ và dầm chính của 5 tầng, với các giá trị cụ thể là tt, tt, tt, gdc và Ldc là 0.92 và 9.
= + = + 3/ Chọn tiết diện: a/ Đối với trục thực y-y:
Giả thiết độ mảnh ly-gt = 60, với f = 21 kN/cm 2 tra bảng ta được jy-gt = 0.8214
Diện tích yêu cầu và bán kính quán tính cho 1 nhánh cột:
Từ Af-yc và iy-yc ta chọn nhánh là thép hình 30 có:
Af = 40.5 (cm 2 ) Ixo = 327 (cm 4 ) iyo = 12 (cm) ixo = 2.84 (cm) Z0 = 2.52 (cm) b = 100 (mm) (bề rộng cánh)
Kiểm tra tiết diện vừa chọn theo phương trục thực:
- Tính lại giá trị: y y y y y yo l l 400
= = = = - Kiểm tra về độ mảnh:
= Cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục thực y-y
- Kiểm tra ổn định tổng thể:
Cột đảm bảo ổn định tổng thể theo phương trục y b/ Đối với truc ảo x-x:
Sử dụng yêu cầu về độ mảnh của cột rỗng bản giằng, ta có: f yc
= = Giả thiết tỷ số : 1 x yc 2 y 1 2 2 2 n 33.33 31.69 10.337
= − = − - Bán kính quán tính yêu cầu: x yc x x yc l 280 i 27.088 (cm)
- Khoảng cách yêu cầu giữa hai nhánh:
- Bề cao tiết diện cột yêu cầu: h yc =C yc +2Z 0 S.878 2 2.52+ X.92 (cm)
Từ các dữ kiện trên ta chọn h = 600 (mm) =C 600 2 25.2− T9.6 (mm)
Từ h ta chọn các kích thước của bản giằng:
+ Bề rộng db = (0.5 ÷ 0.8)×h = (300 ÷ 480) Chọn db = 300 (mm)
+ Bề dài bb chồng lên nhánh cột từ 40 ÷ 50 (mm) Chọn bb = 480 (mm)
+ Bề dày tb = (1/10 ÷ 1/30)×db = (10 ÷ 30) Chọn tb = 10 (mm)
- Kiểm tra lại hệ số độ cứng tỷ lệ:
Giả thiết n phù hợp, không cần tính lại C
- Xác định độ mảnh tương đương lo:
= = Vì hệ số độ cứng tỉ lệ n < 1/5 nên xác định lo theo công thức sau:
= = = = - Kiểm tra ổn định tổng thể:
Cột đảm bảo ổn định tổng thể theo phương trục x
- Kiểm tra về độ mảnh: Vì lmax = ly, nên cột cũng đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo phương trục ảo x-x
Kiểm tra bền bản giằng:
với j = 0.9262 được tính từ lo
Vậy bản giằng thỏa mãn điều kiện bền
Hình 4.2 Excel chọn và kiểm tra tối ưu cột rỗng bản giằng
Hình 4.3 Excel chọn và kiểm tra tối ưu cột rỗng bản giằng
Hình 4.4 Kích thước tiết diện cột rỗng bản giằng
THIẾT KẾ CỘT RỖNG THANH GIẰNG
Hình 5.1 Sơ đồ tính của cột theo 2 phương
Tổng ngoại lực tác động lên cột A2 ở tầng dưới cùng bao gồm lực từ hoạt tải, tĩnh tải sàn, trọng lượng bản thân của dầm phụ và dầm chính của 5 tầng Các giá trị cụ thể là: tt tt tt gdc Ldc 0.92 9.
= + = + 3/ Chọn tiết diện: a/ Đối với trục thực y-y:
Giả thiết độ mảnh ly-gt = 60, với f = 21 kN/cm 2 tra bảng ta được jy-gt = 0.8214
Diện tích yêu cầu và bán kính quán tính cho 1 nhánh cột:
Từ Af-yc và iy-yc ta chọn nhánh là thép hình 30 có:
Af = 40.5 (cm 2 ) Ixo = 327 (cm 4 ) iyo = 12 (cm) ixo = 2.84 (cm) Z0 = 2.52 (cm) b = 100 (mm) (bề rộng cánh)
Kiểm tra tiết diện vừa chọn theo phương trục thực:
- Tính lại giá trị: y y y y y yo l l 400
= = = = - Kiểm tra về độ mảnh:
= Cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục thực y-y
- Kiểm tra ổn định tổng thể:
Cột đảm bảo ổn định tổng thể theo phương trục y b/ Đối với truc ảo x-x:
Sử dụng yêu cầu về độ mảnh của cột rỗng thanh giằng, ta có: f yc
= = Chọn hệ thanh bụng tam giác không có thanh ngang: q = 45 o ; a1 = 28 (tra bảng)
Chọn thanh bụng là một thép góc L40×5 ta có: Ad = 3.79 cm 2 , imin = 0.79 cm
- Xác định khoảng cách C và chiều cao tiết diện cột:
- Bề cao tiết diện cột yêu cầu: h yc =C yc +2Z 0 815 2 2.52+ #.855 (cm)
Từ các dữ kiện trên ta chọn h = 250 (mm) =C 250 2 25.2 199.6 (mm)− 36
- Xác định độ mảnh tương đương lo:
= = = = - Kiểm tra ổn định tổng thể:
Cột đảm bảo ổn định tổng thể theo phương trục x
- Kiểm tra về độ mảnh: Vì lmax = ly, nên cột cũng đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo phương trục ảo x-x
Kiểm tra bền thanh giằng:
với j = 0.9303 được tính từ lo
= − - Lực dọc trong thanh bụng: d s o t
- Độ mảnh lớn nhất của thanh bụng: d f d max o min min l (l / 2) / Cos 50
Tra bảng với ldmax và f = 21 kN/cm 2 ta được jdmin = 0.8849
- Kiểm tra thanh bụng: d 2 c d min d
Đảm bảo điều kiện bền của thanh bụng
Hình 5.2 Excel chọn và tính toán cột rỗng thanh giằng
Hình 5.3 Excel kiểm tra khả năng chịu lực của cột rỗng thanh giằng
Hình 5.4 Cấu tạo của cột rỗng thanh giằng
THỐNG KÊ THÉP
Tổng hợp kết quả thiết kế
Hình 6.1 Tổng hợp kết quả thiết kế
