CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LIÊN KẾT
6.1. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LIÊN KẾT CHÂN CỘT
6.1.3. KIỂM TRA KÍCH THƯỚC SƯỜN ĐẾ
Sườn đế trong chi tiết liên kết cột bao gồm sườn đế hàn vào bản cánh tiết diện cột (sườn A) và sườn đế hàn vào bản bụng tiết diện cột (sườn B), mỗi loại sẽ sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng lên khác nhau.
Hình TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LIÊN KẾT.46: Cấu tạo sườn đế chi tiết liên kết chân cột
6.1.3.1. KIỂM TRA KÍCH THƯỚC SƯỜN ĐẾ A
* Sơ đồ tính:
Sườn đế A có sơ đồ tính như dầm công xôn đơn giản ngàm tại vị trí sườn đế hàn vào bản cánh tiết diện cột, chịu trọng phân bố đều trên mét dài (từ ứng suất nén lớn nhất trong bản đế truyền vào theo diện truyền tải).
Hình TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LIÊN KẾT.47: Sơ đồ tính toán sườn đế A
* Xác định sơ bộ kích thước sườn và thông số vật liệu tính toán liên kết:
- Chọn sơ bộ chiều dày sườn:
- Chọn chiều cao sườn theo điều kiện bền của cấu kiện chịu uốn như sau:
Chọn chiều cao sườn đế Trong đó:
Là giá trị momen uốn lớn nhất tại vị trí ngàm, được xác định theo công thức Sức
bền vật liệu sau: .
Là nhịp công xôn, .
Là chiều dày của dầm đế, lấy sơ bộ bằng chiều dày sườn đế,
Ứng suất nén lớn nhất trong cả ba trường hợp tổ hợp nội lực (ở đây đang lấy trường
hợp 2 nên giá trị ).
Bảng TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LIÊN KẾT.14: Thông số kích thước vật liệu của sườn đế A
Thông số của sườn đế Giá trị
Chọn chiều cao của sườn đế A: hs = 400 (mm) Chọn chiều dày của sườn đế A: ts = 12 (mm) Chiều dài consol của sườn đế A: L = c1 = 138 (mm) Cường độ chịu tính toán chịu uốn của thép: f = 2100 (daN/cm2) Cường độ chịu tính toán chịu cắt của thép: fv = 1218 (daN/cm2)
Hệ số tin cậy: γc = 0.95
Bảng TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LIÊN KẾT.15: Thông số kích thước và cường độ que hàn cho sườn đế A
Thông số của đường hàn Giá trị
Tên que hàn sử dụng: N42
Chọn chiều cao đường hàn: hf = 8 (mm) Chiều dài tính toán của đường hàn: lw = 390 (mm) Momen kháng uốn của tiết diện đường hàn: Ww = 405.6 (cm3) Diện tích tiết diện ngang của đường hàn: Aw = 62.4 (cm2) Hệ số khi tính toán theo tiết diện 1 βf = 0.7
Hệ số khi tính toán theo tiết diện 2 βs = 1.0 Cường độ tính toán của đường hàn theo tiết
diện 1: fwf = 1800 (daN/cm2)
Cường độ tính toán của đường hàn theo tiết
diện 2: fws = 1530 (daN/cm2)
- Momen kháng uốn của tiết diện đường hàn được tính theo công thức sau:
.
- Diện tích tiết diện ngang của đường hàn được tính theo công thức sau:
. - Chiều dài tính toán của đường hàn:
- Giá trị hệ số được lấy theo Bảng 37 của TCVN 5575:2012 khi các cấu kiện được hàn là thép có giới hạn chảy , phụ thuộc vào phương pháp hàn và chiều cao đường hàn.
- Giá trị cường độ tính toán của đường hàn theo tiết diện 1 (theo kim loại mối hàn) được lấy theo Bảng 8 của TCVN 5575:2012, phụ thuộc vào loại que hàn. Giá trị cường độ tính toán của đường hàn theo tiết diện 2 (kim loại ở biên nóng chảy) được tính toán theo công thức như sau:
.
(Vì vật liệu thép đang dùng để hàn là thép CCT34 nên giá trị ).
* Kiểm tra tại vị trí tiết diện chân cột cho trường hợp 2.
Ta thấy ứng suất nén trong bản đế ở trường hợp 2 lớn nhất nên kiểm tra trường hợp 2 trước.
(Tổ hợp Mmax, Ntu, Vtu) nội lực: , ,
- Ứng suất nén lớn nhất trong bản đế:
- Giá trị momen và lực cắt lớn nhất trong sườn đế A (tại ngàm):
.
- Kiểm tra điều kiện bền chịu ứng suất pháp của sườn đế A:
Kích thước sườn đế A thỏa điều kiện bền ứng suất pháp.
- Kiểm tra điều kiện bền chịu ứng suất tiếp của sườn đế A:
Kích thước sườn đế A thỏa điều kiện bền ứng suất tiếp.
- Kiểm tra đường hàn góc của sườn A vào bản cánh tiết diện cột chịu đồng thời momen uốn và lực cắt theo công thức sau:
Ta thấy: .
Chiều cao đường hàn và loại que hàn đảm bảo điều kiện bền cho đường hàn sườn đế A.
(không cần kiểm tra lại trường hợp 1 và 3 vì ứng suất nén trong bản đế ở trường hợp 2 lớn nhất kiểm tra thỏa điều kiện thì trường hợp 1 và 3 cũng thỏa).
6.1.3.2. KIỂM TRA KÍCH THƯỚC SƯỜN ĐẾ B
* Sơ đồ tính:
Sườn đế B có sơ đồ tính như dầm công xôn đơn giản ngàm tại vị trí sườn đế hàn vào bản bụng tiết diện cột, chịu tải trọng phân bố đều trên mét dài (từ ứng suất nén lớn nhất trong bản đế truyền vào theo diện truyền tải).
Hình TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LIÊN KẾT.48: Sơ đồ tính toán sườn đế B
* Xác định sơ bộ kích thước sườn và thông số vật liệu tính toán liên kết:
- Chọn sơ bộ chiều dày sườn:
- Chọn chiều cao sườn theo điều kiện bền của cấu kiện chịu uốn như sau:
Chọn chiều cao sườn đế Trong đó:
Là giá trị momen uốn lớn nhất tại vị trí ngàm, được xác định theo công thức Sức
bền vật liệu sau: .
Là khoảng cách từ sườn đế B đến mép tiết diện cột,
Là nhịp công xôn, .
Là chiều dày của sườn đế A,
Ứng suất nén lớn nhất ở ô bản 2 ( ).
Bảng TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LIÊN KẾT.16: Thông số kích thước vật liệu của sườn đế B
Thông số của sườn đế Giá trị
Chọn chiều cao của sườn đế B: hs = 500 (mm) Chọn chiều dày của sườn đế B: ts = 10 (mm)
Thông số của sườn đế Giá trị Chiều dài consol của sườn đế B: L = b1 = 244 (mm) Khoảng cách từ mép bản cánh cột đến sườn
đế B: c2 = 395 (mm)
Cường độ chịu tính toán chịu uốn của thép: f = 2100 (daN/cm2) Cường độ chịu tính toán chịu cắt của thép: fv = 1218 (daN/cm2)
Hệ số tin cậy: γc = 0.95
Bảng TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LIÊN KẾT.17: Thông số kích thước và cường độ que hàn cho sườn đế B
Thông số của đường hàn Giá trị
Tên que hàn sử dụng: N42
Chọn chiều cao đường hàn: hf = 8 (mm) Chiều dài tính toán của đường hàn: lw = 490 (mm) Momen kháng uốn của tiết diện đường hàn: Ww = 640.27 (cm3) Diện tích tiết diện ngang của đường hàn: Aw = 78.4 (cm2) Hệ số khi tính toán theo tiết diện 1 βf = 0.7
Hệ số khi tính toán theo tiết diện 2 βs = 1.0 Cường độ tính toán của đường hàn theo tiết
diện 1: fwf = 1800 (daN/cm2)
Cường độ tính toán của đường hàn theo tiết
diện 2: fws = 1530 (daN/cm2))
- Momen kháng uốn của tiết diện đường hàn được tính theo công thức sau:
.
- Diện tích tiết diện ngang của đường hàn được tính theo công thức sau:
.
- Chiều dài tính toán của đường hàn:
- Giá trị hệ số được lấy theo Bảng 37 của TCVN 5575:2012 khi các cấu kiện được hàn là thép có giới hạn chảy , phụ thuộc vào phương pháp hàn và chiều cao đường hàn.
- Giá trị cường độ tính toán của đường hàn theo tiết diện 1 (theo kim loại mối hàn) được lấy theo Bảng 8 của TCVN 5575:2012, phụ thuộc vào loại que hàn.Giá trị cường độ tính toán của đường hàn theo tiết diện 2 (kim loại ở biên nóng chảy) được tính toán theo công thức như sau:
.
(Vì vật liệu thép đang dùng để hàn là thép CCT34 nên giá trị ).
* Kiểm tra tại vị trí tiết diện chân cột cho trường hợp 2.
Ta thấy ứng suất nén trong bản đế ở trường hợp 2 lớn nhất nên kiểm tra trường hợp 2 trước.
(Tổ hợp Mmin, Ntu, Vtu) nội lực: , ,
- Ứng suất nén lớn nhất trong ô bản 2:
- Giá trị momen và lực cắt lớn nhất trong sườn đế B (tại ngàm):
.
- Kiểm tra điều kiện bền chịu ứng suất pháp của sườn đế B:
. Kích thước sườn đế B thỏa điều kiện bền ứng suất pháp.
- Kiểm tra điều kiện bền chịu ứng suất tiếp của sườn đế B:
Kích thước sườn đế B thỏa điều kiện bền ứng suất tiếp.
- Kiểm tra đường hàn góc của sườn B vào bản bụng tiết diện cột chịu đồng thời momen uốn và lực cắt theo công thức sau:
Ta thấy: .
Chiều cao đường hàn và loại que hàn đảm bảo điều kiện bền cho đường hàn sườn đế B.
(không cần kiểm tra lại trường hợp 1 và 3 vì ứng suất nén trong bản đế ở trường hợp 2 lớn nhất kiểm tra thỏa điều kiện thì trường hợp 1 và 3 cũng thỏa).