Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp

Thuyết minh Đồ án Thép Số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp Đề bài Các số liệu riêng: Thiết kế khung ngang nhà xưởng bằng thép một tầng, một nhịp có 2 cầu trục hoạt động,chế độ làm việc trung bình. Sức nâng : Q = 100 (T) Nhịp nhà : L=27m Cao trình đỉnh ray : H1=12m áp lực gió tiêu chuẩn : q0=155(daN\cm2). Các số liệu chung: Bước cột B=6m ; Chiều dài nhà : 17B Chiều cao dầm cầu trục Hdct = 700 mm Chiều sâu chôn dưới cốt 0.00 : H3 = 800 mm Mái lợp Panen bê tông cốt thép.Nhà Vật liệu thép BCTKP2;móng BTCT mác 200,nhà xưởng dài åB=102(m). I. Chọn sơ đồ kết cấu I.1. Sơ đồ khung ngang Khung ngang là bộ phận chịu lực chính trong nhà CN. Khung ngang gồm cột và rường ngang, cột dạng bậc thang, rường ngang thường là dàn. Liên kết cột với gường ngang là liên kết cứng nhằm tạo độ cứng lớn cho khung (vì nhà công nghiệp 1 nhịp, có cầu trục hoạt động sức nâng Q=100(t)). I.2. Kích thước chính của khung và một số cấu kiện cơ bản a. Kích thước cầu trục. * Nhịp cầu trục: LK =L-2l Trong đó: L=27m; nhịp nhà l: Khoảng cách từ nhánh đỡ dầm cầu trục tới trục định vị. Với sức trục Q=100 (t) thuộc trường hợp Q>75 (t) ®l=1000 (mm) ®LK=27-2.1=25 (m). Từ đó xác định các thông số của cầu trục theo Bảng IV.1phụ lục IV sách “Thiết Kế Kết Cấu Thép NCN” Bảng các số liệu về cầu trục (Lk=25m;Q=100/20(t)). Sức trục (t) LK m Kích thước chính (mm) Loại ray áp lực bánh xe lên ray (t) Trọng lượng (t) m.c m.p H B1 LT T B P1 P2 Gxe GCT 100 20 25 4000 400 4400 4560 8800 KP-120 44 45 43 135 b. Đường ray. Theo bảng IV.7 với ray loại KP-120 ta có: Loại ray K.lượng 1m dài(kg) K.thước (mm) H B b b1 a d KP-120 118 170 170 120 129 45 44 c. Kích thước theo phương thẳng đúng * Chiều cao H2 từ mặt ray đến cao trình cánh dưới dàn: H2=HCT+100+f Trong đó: HCT=4000 (mm); Chiều cao Gabarrit của cầu trục. 100: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu. f=300(mm)Kích thước dự trữ lấy trong khoảng: 200—400 H2=4000+100+300=4400(mm). * Chiều cao từ mặt nền đến cao trình mặt dưới dàn: H=H1+H2=12000+4400=16400 (mm) Trong đó: H1=12000 mm;khoảng cách từ mặt nền đếnđỉnh ray. * Chiều dài phần cột trên: HT=H2+HDCT+hr. Trong đó: HDCT= 700 (mm) hr: Chiều cao ray và đệm sơ bộ chọn bằng 200 mm HT=4400+700+200=5300 (mm). * Chiều dài phần cột dưới: Hd=H-HT+H3 Trong đó: H3=800 (mm): Phần cột chôn bên dưới cốt mặt nền Hd=16400-5300+800=11900 (mm). *Chiều cao đầu dàn: Sơ bộ lấy chiều cao đầu dàn h’g=2250 (mm) d.Kích thước cửa mái: Độ dốc mái là i=1/10 l cm =(1/ 3-1/ 5)L chọn lcm =12m Quy phạm mới(1/2-1/5) Chiều cao ô cửa a=(1/ 15).L =(1/ 15).27 =1.8m Chiều cao bậu cửa hbc =400-450 mm, ta chọn hbc =400mm hcm, =a+2hbc +hpanen =1800+2*400+400=3000mm Chiều dày lớp mái hm= 300+40+120+15*2+15*2 = 520 mm d. Kích thước theo phương ngang * Chiều rộng tiết diện phần cột trên: hT =(1/10—1/12) HT =(1/10—1/12)5300=442—530( mm) và chẵn 250 Sơ bộ lấy hT=500 mm;Thoả mãn: D=l-[B1+(hT-a)]=1000-(400+500-500)=600(mm)>60 (mm) * Chiều rộng tiết diện phần cột dưới: hd=a+l Trong đó: a: Khoảng cách từ trục định vị tới mép ngoài phần cột dưới,trường hợp Q>75 t a=500 (mm) hd=1000+500=1500 (mm); Thoả mãn:hd >1/25H=16400/25=656(mm) I.3. Kích thước dàn Chiều cao dầu dàn bằng 2250 (mm), độ dốc cánh trên i=1/10, như vậy chiều cao giữa dàn là: 2250+(1/10).2700/2=3600(mm). * Cấu tạo dàn: I.4. Hệ giằng a. Hệ giằng mái: * Giằng cánh trên. * Giằng cánh dưới. * Hệ giằng đứng. b. Hệ giằng cột II. Tính tải trọng tác dụnh lên khung 1. Tải trọng tác dụnglên dàn 1.1. Tải trọng tác dụng thường xuyên a. Tải trọng do mái: Tính tải trọng mái dựa vào cấu tạo các lớp mái cụ thể gồm các lớp cho trong bảng sau. Cấu tạo các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn daN/m2mái Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán daN/m2mái Tấm mái 1,5x6m 150 1,1 165 Lớp cách nhiệt dày 12cm bằng bt xỉ g=500 kg/m3 60 1.1 66 2Lớp vữa lát, dày 1,5cm/lớp g=1800 kg/m3 54 1.2 64.8 Lớp chống thấm dày 4cm g=2500 kg/m3 100 1,2 120 2 lớp gạch lá nem dày1,5cm/lớp g=2000kg/m3 60 1.2 72 Cộng 424 487.8 Đổi ra phân bố trên mặt với độ dốc mái i=1/10;cosa=0,995 gmc=424/cosa =424/0,995=426 kg/m2 mặt bằng(mb). gmtt=487,8/0,995=490,25 (kg/m2 mb). b. Tải trọng do trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng: gd =1,2.ad.L.n Trong đó: ad=0,6: Hệ số cấu tạo dàn lấy trong khoảng(0,6—0,9) . L=27m :nhịp dàn. n=1,1 hệ số vượt tải. 1,2; hệ số kể đến trọng lượng của hệ giằng. gd=1,2.0,6.27.1,1=21,38 (kg/m2 mb). c. Trọng lượng kết cấu cửa trời: Tính theo công thức kinh nghiệm sau. gCT=.aCT.LCT.n Trong đó: aCT=0,5: Hệ số cấu tạo dàn. LCT=12m: Nhịp của cửa trời. n=1,1: Hệ số vượt tải. gCT=0,5.12.1,1=6,6 (kg/m2 mb). d. Trọng lượng bậu cửa mái+cửa kính * Trọng lượng cửa kính: gKC=40 kg/m2. * Trọng lượng bậu cửa: gBC=100 kg/m dài. * Lực tập trung ở chân cửa mái: gKB=1,1.40.1,8.6+1,1.100.6=1135,2 kg. Để tính toán khung ta thay lực tập trung bằng lực phân bố đều/mặt bằng tương đương g’KB=2(gKB)/(B.L)=2(1135,2)/(6.27)=14 kg/m2mb. e. Tải trọng phân bố đều trên dàn do tĩnh tải: q=B..ågi =6(490,25+21,38+6,6+14) =3193,38(kg/m). 1.2 Tải trọng tạm thời (Hoạt tải) Hoạt tải tạm thời lấy theo tiêu chuẩn VN 2737-95 : pC=75 g/m2 mb,Hệ số vượt tải n=1,3. * Hoạt tải phân bố đều trên dàn là: p=nP.PC.B=1,3.75.6=585 kg/m2. 2. Tải trọng tác dụng lên cột 2.1. Do phản lực của dàn a. Do tải trọng thường xuyên: A=q.(L/2)=3193,38.(27/2)=43110,8 (kg) . b. Do tải trọng tạm thời: A’=p.(L/2)=585(27/2)=7897 kg. 2.2. Do trọng lượng dầm cầu trục Tính theo công thức kinh nghiệm sau: GDCT=aDCT.L2DCT.n Trong đó: aDCT =35—47 với cầu trục sức trục Q>75 (t),lấy aDCT=43.5 n=1,1; Hệ sốvượt tải. GDCT=43.5.62.1,1=1723 kg. 2.3. Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột. tải trọng đứng của dầm cầu trục lên cột được xác định do tác dụnh của 2 cầu trục hoạt động trong một nhịp. * Lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn nhất của bánh 1xe lên ray lấy trong sổ tay cầu trục(Bảng VI.2 phụ lục VI).Với cầu trục sức trục Q=100 t,ta có: P1CMAX=44 t, P2CMAX=45 t, * Lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất của 1 bánh xe tính theo công thức sau: P1CMIN =(Q+G)/n0- P1CMAX =(100+135)/4 -44 =14,75 t. P2CMIN =(Q+G)/n0- P2CMAX =(100+135)/4 -45 =13,75 t. Trong đó: Sức trục Q=100 t. Trọng lượng toàn cầu trục G=135 t. Số bánh xe ở một đầu cầu trục n0=4. * áp lực thảng đứng lớn nhất (Dmax) lên cột do PC 1 max , PC 2 max,được xác định bằng đường ảnh hưởng phản lực khi có một bánh xe đặt vai cột, các bánh xe khác có xu thế gần vai cột nhất. Với vị trí bất lợi nhất của các bánh xe. * áp lực (Dmax) tính theo công thức: Dmax=n.nc (Pc1max. åyi.+ Pc2max. åy) Trong đó: n=2 ;Hệ số vượt tải. nc Hệ số tổ hợp xét đến sát suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa. nc=0,85 khi có 2 cầu trục hoạt động ché độ vừa. yi: tung độ đường a/h phản lực. Dmax=1,2.0,85.[44*0,1+45(0,86+1+0,573+0,433)] =135,58 t. * Tính Dmin theo công thức: Dmin=1,2.0,85.(14,75.0,1+13,75.2,866)=41.7 t. 2.4. Do lực hãm xe con Khi xe con hãm sinh ra lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động. Lực hãm xe con thông qua bánh xe truyền lên dầm hãm tới cột. * Lực hãm tiêu chuẩn của một bánh xe: Tc1=0,05(Q+Gxe)/n0=0,05(100+43)/4 =1,7875 t, Trong đó: Gxe=43 t, * Lực hãm T do xe con hãm Giá trị T cũng xác định bằng đường ảnh hưởng như khi xác định Dmax. T=n. nc.å T1c.y =1,2.0,85.1,7875.(0,1+2,866)=5,408 t. 3. Tải trọng gió tác dụng lên khung Theo TCVN 2737—95 khi nhà công nghiệp có chiều cao < 36m chỉ kể tới tác dụng của thành phần gió tĩnh. Công trình xây dựng ởkhu vực IV—B có q0=155 kg/m2. * Tải trọng gió phân bố đều lên cột tính theo công thức: + Phía đón gió: qd=n.q0.k.C.B kg/m. + Phía hút gió: qh=n.q0.k.C’.B kg/m. Trong đó: n=1,2 ;Hệ số vượt tải, B=6m. C,C’;Hệ số khí động phía đốn gió,phía hút gió Î hình dạng công trình lấy trong Bảng V.1 phụ lục V.Các giá trị của C,C’ tương ứng cho trên sơ đồ. K: Hệ số khí động Î chiều cao công trình .Cho địa hịnh loại B: k=1,00 ứng với độ cao H=10 m. k=1,094 ,, ,, H=16,4 m. k=1,162 ,, ,, H=23,52 m. * Giá trị tải trọng gió phân bố đều lên cột (vớihệ số quy đổi ra phân bố đều a=1,04): q=1,2.155.1.0,8.6.1,04=968,51 kg/m . q’=1,2.155.1.0,6.1,04=696,38 kg/m. Tải trọng gió trong phạm vi từ đỉnh cột đến đỉnh mái được quy về lực tập trung đặt tại cao trình cánh dưới dàn mái. Trong khoảng từ 16,4 đến 23,52 m,hệ số k lấy trung bình. k=(1,094+1,162)/2 =1,128. Các hệ số khí động: H/L = 18,65/27 = 0,69 a = 5,7o ta có: C1 = -0,6 C2 = -0,438 C3 = -0,438 * Lực tập trung tính theo công thức: W= n.q0.k.B.åC i.hi =1,2.155.1,128.6[2,25.0,8- 0,75.0,6 + 3,0.0,7 - 0,6.0,8 +0,438(0,6+2,25) + 0,6.3,0 + 0,5.0,75] =8048.19 kg. III. Tính nội lực khung 1. Sơ đồ tính khung Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như dàn, cột khá phức tạp, nên trong thực tế, đã thay sơ đồ tính thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hoá, với các giả thiết. + Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương tại cao trình cánh dưới dàn.Chiều cao khung tính từ mặt trên móng (đắy cột)đến mép cánh dưới dàn. + Đối với cột bậc,trục cột dưới làm trùng với trục cột trên;nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục cột trên.Khi đó cần kể thêm momen lệch tâm ở chỗ đổi tiết diện cột: M=V.e0. với e0=(hd-hT)/2. Để tính khung trước hết giả thiểt trước độ cứng các phần cột. Gọi: Jd, J1, J2, là momen quán tính của dàn, phần cột dưới và cột trên của khung. * Giả thiết : Trong đó: k2; Hệ số lấy trong khoảng 1,2—1,8,chọn k2=1,6. * Các tỷ số này thoả mãn điều kiện: Trong đó: Vậy: Do đó khi tính khung với các tải trọng không phải là tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dàn có thể bỏ qua biến dạng của dàn (coi dàn có độ cứng vô cùng). 2.Tính nội lực khung: *Bảng tổ hợp nội lực: Tiết Nội Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 diện lực M+max M-max Nmax,M M+max M-max Nmax,M N N M+ M- N N M+ M- B 1,7 1,8 1,2 1,7 1,2,4,6,8 1,2,4,6,8 M 26.21 -466.65 - -234.43 3.728 -643.552 -643.552 N 451.72 451.72 - 530.69 451.72 522.793 522.793 Ct 1,3,5 1,2 1,2 1,3,5,8 1,2,7 1,2,3,5,8 1,2,7 M 113.94 -102.62 -102.62 135.172 -114.65 120.646 -114.65 N 451.72 530.69 530.69 451.72 522.793 522.793 522.793 Cd 1,8 1,3,5 1,2 1,3,5 1,2,8 1,3,5,7 1,2,3,5,7 M 50.66 -556.71 6.82 -556.71 47.892 -514.203 -512.385 N 451.72 1793.43 530.69 1793.43 522.793 1659.26 1730.33 A 1,8 1,7 1,4,5 1,2,4,5,8 1,3,5,7 1,2,4,5,8 1,2,3,5,7 M 1701.4 -1297 934.88 2208.97 -1540.86 2208.97 -1494.64 N 451.72 451.72 887.79 915.256 1659.26 915.256 1730.33 Qmax 1,7 166.23 1,4,5,7 234.745 IV. Thiết kế cột 1. Xác địng nội lực cặp nội lực tính toán * Đoạn cột trên: Cột trên có tiết diện đối xứng, cặp nội lực nguy hiểm nhất là tổ hợp có momen uốn với trị số tuyệt đối lớn nhất(dấu âm hoặc dương)và lực dọc tương ứng. Từ bảng tổ hợp nội lực, so sánh cặp nội lực ở tiết diện (B—B) và (CT—CT),chọn cặp nội lực ở tiết diện (B—B):M=-643,55 KN.m; NTƯ =552,79 KN * Đoạn cột dưới: Cột dưới có tiết diện không đối xứng, khi thiết kế cần 2 cặp nội lực + Chọn cặp (M(-)max;NTƯ). Ta chọn cặp nội lực (M(-)max;NTƯ).=(-1494,64 ; 1730,33). + Chọn cặp (M(+)max;NTƯ). Chọn cặp (M(+)max;NTƯ) =(2208,97 ;915,26). * Trọng lượng bản thân cột: Phần cột trên: G2=gC.HT. Trong đó: gC= åN=Ntư =55,279.103 kg. k=0,25;Hệ số kể đến ảnh hưởng của momen nhận giá trị trong khoảng (0,25-0,3). R=2100 kg/cm2.Cường độ tính toán của thép. j =1,4;Hệ số cấu tạo cột lấy trong khoảng (1,4—1,8). g=7850 kg/m3;Trọng lượng riêng của thép. G2 =134,7.5,3=714 kg =0,714 t. + Phần cột dưới: G1 =gC.Hd. Trong đó: gC = G2 =226,4.11,9=2694,2 kg »2,7 t. 2. Xắc định chiều dài tính toán . a. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung xác định riêng cho từng phần cột theo công thức. *Phần cột trên: l2X =m2.HT. *Phần cột dưới: l1X =m1.Hd. Trong đó: m1, m2Các hệ số Î Sơ đồ liên kết Tải trọng tác dụng. Tính các thông số. + Tỉ số độ cứng đơn vị giữa hai phần cột: K1= + Tỉ số lực nén tính toán lớn nhất của 2 phần cột: m=Nd/NT =173,03/55,279 =3,13. + Tính hệ số: C1 =(HT/Hd)= Dựa vào bảng II.6b phụ lục II,tra được m1=2,0. m2=m1/C1=2,0/1,026 =1,94. Tính được: l2X =1,94.5,3=10,3 m. l1X =2.11,9=23,8 m. b. Chiêu dài tính toàn ngoài mặt phẳng khung: Xác định bằng khoảng cách các đểm cố kết dọc ngăn cản không cho cột Cvị theo phương dọc nhà. + Phần cột trên: l2Y = HT - hDCT =5,3 -0,7 =4,6 m. + Phần cột dưới: l1Y = Hd=11,9 m. 3. Thiết kế cột trên đặc a. Chọn tiết diện Cặp nội lực tính toán M=-643,55 KN.m; NTƯ =552,79 KN Trọng lượng bản thân cột: G2=0,714 t. Lực nén tổng cộng:N=Ntư +G2 =55,279+0,714=55,993 t. Chiều cao tiết diện cột đã chọn trước hT =500(mm)=50cm. Độ lệch tâm: e=M/N =64,355/55,993=1,15 m =115 cm. Diện tích cần thiết của tiết diện,sơ bộ tính theo: ACT = Chọn chiều dày bản bụng db=12 (mm); thoả mãn {db>8(mm). db=(1/70—1/100)HT=(7,5—11) mm. Chiều rộng cánh bC =400(mm);chiêu dày dC=20(mm). Thoả mãn{ bC/HT =380/5300=0,0717 >1/30=0.0333) Diên tích tiết diện vừa chọn. Bản bụng : 4,6.1,2=55,2cm2. Bản cánh: 2(38.2,0)=152 cm2. A=207,2cm2. c.Kiểm tra tiết diện đã chọn *Tính các đặc trưng hình học của tiết diện. Jx=J+2[Jc+a2.Fc]= Jy= rX = ry = wx = rx= + Độ mảnh và độ mảnh quy ước. lx = =lx ly = Độ lệch tâm tương đối và độ lệch tâm tính đổi. m= Với =1,502; m= 6,12; Ac/Ab=152/55,2=2,75. Tra bảng II.4 phụ lục II được: h=1,4 – 0,02 = 1,4 – 0,02.1,502 = 1,37 m1=h.m=1,37.6,12=8,384<20. *Kiểm tra bền. Cột trên không cần kiểm tra bền vì Ath=Ang,và m1<20. *Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung. Với =1,502; m1= 8,384;tra bảng II.2 phụ lục II được hệ số jlt=0,154. Điều kiện ổn định: s= *Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung. Momen tính toán khi kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung là momen lớn nhất tại tiết diện ở phần ba đoạn cột. Momen tính toán tại tiết diện B(đỉnh cột)có trị số MB= -64,355 t.m,do các tải trọng 1,2,4,6,8,như vậy momen tương ứng ở đầu kia (tiết diện C) do các tải trọng này là: M2= 3,58 t.m. + Momen ở 1/3 đoạn cột: M=41,723t.m Momen quy ước : M’=Max(MB/2,MC/2,M)= 41,732 t.m. + Độ lệch tâm tương đối: m’X = m’X <5;Dựa vào bảng II.5 phụ lục II,xác định các hệ số: a=0,65+0,005m’X =0,65+0,005.3,97=0,6698. ly=48,95<lc =3,14®b=1. Tính được: C = ly=48,95;tra bảng II.1 phụ lục II được jY =0,877. Điều kiện kiểm tra: s= *K iểm tra ổn định cục bộ. +ổn định cục bộ bản cánh. Theo bảng 3.3;khi 0,8£=1,502£4 Tiết diện đã chọn có: Vậy bản cánh đảm bảo ổn định cục bộ +ổn định cục bộ bản bụng. Vì KNCL của cột được xác định theo điều kiện ổn định ttông thể trong mặt phẳng khung nên tỉ số giới hạn [h0/db] xác định theo bảng 3.4. ứng với m=6,12 >1; lX=1,502 >0,8,ta có: Tiết diện đã chọn có: như vậy đảm bảo ổn định không cần đặt sườn dọc. Kiểm tra điều kiện: ho/db < Kết luận: Không cần đặt sườn ngang cho bản bụng,tiết diện chọn như hình vẽ là đảm bảo. 4.Thiết kế cột dưới rỗng 4.1.Chọn tiết diện cột. Cột dưới rỗng có tiết diện không đối xứng,bao gồm 2 nhánh: Nhánh mái(nhánh 1) và nhánh cầu trục(nhánh 2).Nhánh mái dùng tổ hợp của 1thép bản và 2 thép góc,nhánh trong dùng tiết diện tổ hợp từ ba thép bản. + Cặp nội lực tính toán nhánh cầu trục: M1=M-max= -149,464t.m;Ntư =173,03 t. G2=2,7 t. Lực nén tổng cộng: N1=173,03+2,7=175,73 t. + Cặp nội lực tính toán nhánh mái: M2=M+max= 220,897 t.m;Ntư =91,526 t. G2=2,7 t. Lực nén tổng cộng: N2=91,526+3,2=94,726 t. a.Chọn tiếtdiện nhánh. Sơ bộ giả thiết khoảng cách 2 trục nhánh C=hd=1,5 m,khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh 1 và nhánh 2 y1=y2=C/2=1,5/2=0,75 m. *Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục: Ntnh.1= *Lực nén lớn nhất trong nhánh mái: Ntnh.2= Giả thiết hệ số j =0,82(l=60);Diện tích yêu cầu các nhánh: + Nhánh cầu trục: Actnh.1= +Nhánh mái: Actnh.2= Theo yêu cầu độ cứng, chọn bề rộng cột(chiều cao tiết diện mỗi nhánh): b=44 cm. Thoả mãn : Trong khoảng (0,3—0,5)hd=45—75 cm. b/Hd=44/800=0,055 >1/30=0,0333. *Nhánh cầu trục. Dùng tiết dạng chữ I tổ hợp có các kích thước và diện tích là: Anh.1=40,8.1,2+2.22.1,6=119.36 cm2. +Tính các đặc trưng hình học. Jx1= rX1= Jy1= ry1=. *Nhánh mái: Dùng tiết diện tổ hợp từ một thép bản 490x14 và 2 thép góc đều cạnh L 100x12 có A1g=22,8 cm2. z1o=2,91 cm. Diện tích tiết diện nhánh: Anh.2=38.2,0+2.22,8 =121,6 cm2 Khoảng cách từ mép trái của tiết diện(mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh là: zo zo= + Đặc trưng hình học của tiết diện nhánh mái. Jx2= rX2= Jy2= ry2=. +Tính khoảng cách giữa hai nhánh trục. C =hd -zo =150 -2,44=147,56cm. +Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh cầu trục: y1=. y2=C -y1=147,56-74,5=73,06 cm. +Momen quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm (x—x). JX=åJxi +åyi2.Anhi =+869,67+121,6.(73,06)2+119,36(74,5)2= =1315264,9 cm4. rX= b.Xác định hệ thanh bụng. Bố trí hệ thanh bụng như hình dưới. Khoảng cách các nút giằng a=148 cm,thanh giằng hội tụ tại trục nhánh. Chiều dài thang xiên: S= Góc giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên a: tga=147,56/148 =0,997; ®a=44,90 ; sina=0,706. +Sơ bộ chọn thanh xiên là thép góc đều cạnh L 110x8 có ATX =17,2cm2; rmin=ryo=2,18 cm. Lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q=23,475 t: NTX = *Kiểm tra thanh bụng xiên. Độ mảnh: lmax= Tra bảng II.1 phụ lục II được jmintx =0,618. +Điều kiện ổn định: stx = +Độ mảnh toàn cột theo trục ảo (x--x) lx=(l1x/rx)=(2380/73,88)=32,2. Góc a=44,90 Nội suy từ bảng 3-5 được k=28. ltd = Từ ltd =35,1;tra bảng II.1 phụ lục II được j =0,921. Tính lực cắt quy ước. Qqu =7,15.10-6(2330- Nhận thấy rằng lực cắt đã dùng để tính thanh bụng xiên Q>Qqu Do vậy không cần phải tính lại thamh bụng và ltd . *Thanh bụng ngang: tính theo lực cắt quy ước Qqu =2,996 t.Vì Qqu khá nhỏ nên chọn thanh bụng ngang theo độ mảnh giới hạn[l]=150.Dùng một thép góc đều cạnh L56x5 có rmin =1,1 cm. Atn=5,42 cm2 l =147,56/1,1=134,15<[l]=150. ®j=0,393. s = c.Kiểm tra tiết diện dã chọn. Nhánh 1:Nội lực tíh toán Nnh1= t Độ mảnh của nhánh: ly1= ly1/ry1= 1190/17,95=66,3 lx1= lnh1/rx1= 148/4,88=21,5< ly1 Tra bảng với lmax= ly1 = 66,3 ta có jmin = 0,794 < Rg =2100 kG/cm2 Nhánh 2:Nội lực tính toán Nnh1= ly2= ly2/ry2= 1190/14,7=80,95 lx2= lnh2/rx2= 148/2,674=55,35< ly2 Tra bảng với lmax= ly2 = 80,95 ta có jmin = 0,776 < Rg =2100 kG/cm2 *Kiểm tra toàn cột theo trục ảo: Với cặp 1: e1 = 149,464/175,73= 0,85m=85cm m =e1.(A/Jx)y1 = 85.(240,96/1315264,9)74,5=0,679 Tra bảng với m, ta được jlt=0,734 N1/(jltA)=175730/(0,734.240,96) = 993,6< Rg =2100 daN/cm2 Với cặp 2: e2 = 220,897/94,726= 2,33m=233cm m =e2.(A/Jx)y2 = 233.(240,96/1315264,9)73,06=3,119 Tra bảng với m, ta được jlt=0,356 N1/(jltA)=94726/(0,356.240,96) = 1104,3< Rg =2100 daN/cm2 d.Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột. Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực Ntx =16,6 t. Với loại thép có Rbtc £4300 kg/cm2.;dùng que hàn ] 42 thì: Rgh =1800 kg/cm2. Rgt =0,45. Rbtc =0,45.3450=1552 kg/cm2. Hàn tay nên có:bh =0,7, bt =1, (bh.Rgh )=0,7.1800=1260 kg/cm2. (bt.Rgt )=1.1552=1552 kg/cm2. Vì vậy: (b.R )min =1260 kg/cm2. Thanh xiên là thép góc L110x8; giả thiết : Chiều cao đường hàn sống hs=8 mm. Chiều cao đường hàn mép hm=6 mm. Chiều dài cần thiết của đường hàn sống lhs,và đường hàn mép lhm là: lhs= lhm= Đường hàn thanh bụng ngang (L56x5) vào nhánh cột tính đủ chịu lực cắt Qqư =2,996 t, khá bé,vì vậy chọn đường hàn cấu tạo có: hs=6 mm. hm=4 mm. ls³5 cm. Kiểm tra lại độ cứng giữa hai phần cột. (0,9;Hệ số kể đến biến dạng của thanh giằng). Sai số so với tỉ lệ đã chọn để giải khung là: Sai số cho phép,không cần tính lại nội lực của khung. 4.2.Thiết kế các chi tiết cột. a.Nối hai phần cột. Dự kiến mối nối khuếch đại cao hơn mặt trên vai cột: 500 (mm);mối nối cánh ngoài,cánh trong và bụng cột tiến hành trên cùng một tiết diện. *Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài phải chịu: S ngoài= M1=M+max=12,065(t.m); N1=Ntư=52,28 t. Nối cánh ngoài bằng đường hàn đối đầu thẳng,chiều dài đường hàn bằng bề rộng cánh cột trên,chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép cánh cột trên: dh =20(mm). +ứng suất trong đường hàn đối đầu cánh ngoài là: sh = Chọn bản nối ‘K’ có chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều dày và chiều rộng bản cánh của cột trên. *Nội lực lớn nhất trong cánh trong cột trên (mối nối cánh trong với bản ‘K’) là: S trong= M1=M-max= -14,47(t.m); N1=N=52,28+0,714=52,994 t. Dùng mối nối đối đầu thẳng,ứng suất trong đường hàn nối: sh = *Mối nối bụng cột,tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối.Vì lực cắt ở cột trên khá bé,đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt với chiều cao đường hàn đúng bằng chiều dày thép bản bụng dh =12(mm). b.Tính dầm vai. Dầm vai tính như dầm đơn giản nhịp l=hd=1,5 m. Dầm vai chịu uốn bởi lực Strong=50,06 t , truyền từ cánh trong của cột trên. +Phản lực gối tựa: A= B= Mômen uốn lớn nhất (tiết diện giữa nhịp). Mdv= Chọn chiều dày bản đay mút nhánh cầu trục của cột dbd=20(mm),chiều rộng sườn đầu dầm cầu trục bs=320(mm). +Xác định chiếu dày bản bụng dầm vai. Được xác định từ điều kiện ép cục bộ của lực tập trung (Dmax+ Gdct). Chiều dài truyền lực ép cục bộ đến bụng dầm vai: z= bs+2. dbđ=32+2.2=36 cm. Chiều dày cần thiết của bản bụng dầm vai; ddv= Rem=3200kg/cm2;Cường độ chịu ép mặt của thép. Chọn ddv=1,2cm. Bụng nhánh cầu trục của cột dưới xẻ rãnh cho bản bụng dầm vai luồn qua.Hai bản bụng này liên kết với nhau bằng 4 đường hàn góc. Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 4 đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bụng nhánh dầm cầu trục. Giả thiết chiều cao đường hàn góc hh=8mm.Chiều dài cần thiết một đường hàn là: l1h= Chiều dài một đường hàn cần thiết liên kết bản ‘K’vào bụng dầm vai là: l2h= Để ý đến yêu cầu cấu tạo hdv³0,5. hd=0,5.150=75cm. Từ đó chọn hdv=80cm.;chiêu dày bản cánh dưới dầm vai =10mm,chiếu cao bản bụng dầm vai: hdv=80-(2+1)=77cm. Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai. Dầm vai có tiết diện chữ I không đối xứng cánh dưới dầm vai là một bản thép nằm ngang,cánh trên là 2 bản thép (bản đạy mút nhánh cầu trục và bản lót sườn).Kích thước 2 bản thép này thường khác nhau nên tiết diện ngang của dầm vai về 2 phía của lực Strong (hai phía của M dvmax) cũng khác nhau. Để đơn giản trong tính toán quan niệm chỉ có riêng bản bụng dầm vai chịu uốn.Khi đó mômen chống uốn của bản bụng: w= Kiểm tra điều kiện chịu uốn của tiết diện chữ nhật. s= Các đường hàn ngang liên kết cánh trên cánh dưới với bản bụng của dầm vai đều lấy theo cấu tạo: Cánh trên: hh =8 mm. Cánh dưới hh =6 mm. c.Tính chân cột rỗng. Chân cột rỗng chịu nén lệch tâm (nén uốn) có chân cột riêng rẽ cho từng nhánh thì chân của mỗi nhánh được tính như chân cột nén đúng tâm.Lực nén tính toán chân mỗi nhánh là lực nén lớn nhất tại tiết diện chân cột (tiết diện A-A) tính riêng cho từng nhánh: Nnh,max . c.1.Xác định kích thước bản đế. *Diện tích bản đế cần thiết mỗi nhánh tính theo công thức: Abđ =N/ (Rbt. mcb ). Giả thiết hệ số tăng cường độ do nén cục bộ mặt bê tông móng: mcb =1,2. Bê tông móng mác 200 có Rn =90 kg/cm2. +Nội lực để tính toán chân nhánh cột vẫn là cặp nội lực tính toán tiết diện nhánh cột: Nnh1 =188,3 t. Nnh2 =197,53 t. Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh cầu trục là: A1bđ =. Diện tích bản đế nhánh mái là: A2bđ =. Chiều rộng B của bản đế chọn theo yêu cầu cấu tạo. B= bc +2 dbđ +2C =44+2.1,4+2.3,6 =54 cm. Chiều dài L của bản đế từng nhánh tính được là: L1bđ = L2bđ = Chọn :L1bđ = 34cm L2bđ = 40 cm. *ứng suất thực tế ngay dưới bản đế +Nhánh mái: snh2 = +Nhánh cầu trục: snh1 = +Tính chiều dày bản đế. Cấu tạo chân cột như hình dưới.Diên tích bản đế bị các dầm đế,sườn ngăn chia thành các ô với các biên tựa khác nhau. Theo kích thước cạnh ô và loại ô,tính momen uốn trong các ô này và nhận thấy rằng: -Nhánh mái. Momen lớn nhất là ở bản kê 3 cạnh ô3: Tỉ số: b/a =20,436/21,5=0,95. Tra bảng 3.6 được a =0,1095 M=a.sô.d2=0,1095.91,45.21,52 =4628,9(kg.cm); d=a=21,5 cm. -Nhánh cầu trục. Momen lớn nhất là ở bản kê 3 cạnh ô3’ . Tỉ số: b/a =16,4/21,5=0,763. Tra bảng 3.6 được a =0,0937. M=a.sô.d2=0,0937.102,6.21,52 =4442,5(kg.cm); d=a=21,5 cm. Chọn momen tính toán Mmax =4628,9kg.cm -Chiều dày cần thiết bản đế mỗi nhanh: dbđ= Chọn chung chiếu dầy bản đế cho cả 2 nhánh cột là: dbđ=4cm. c.2.tính các bộ phận ở chân cột. *Dầm đế. Toàn bộ lực nén Nnh truyền từ nhánh cột xuống bản đế thông qua dầm đế và đôi sườn hàn vào bụng của nhánh.Vì vậy dầm đế chịu tác dụng của phần phản lực snh thuộc diện truyền tải của nó. +Nhánh mái Tải trọng lên dầm đế: q2dd=(3,6+1,4+0,5.21,5).91,45=1440,34 kg/cm. Tổng phản lực lên dầm đế: N2dd= q2dd.l =1440,34.40=57613,5 kg. Lực N2dd do 2 đường hàn liên kết dầm đế với sống và với mép thép góc nhánh cột phải chịu. Giả thiết chiếu cao đường hàn sống hs=10mm; đường hàn mép hm=6mm. Chiều dài cần thiết của đường hàn sống và hàn mép là: lhs= lm= Trong đó bg là chiều rộng cánh thép góc nhánh; ag=0,436 cm là khoảng cách từ trục trọng tâm nhánh mái đến đường hàn sống thép góc. Chọn dầm đế có tiết diện 600x14 mm. Vì dầm đế có chiều cao rất lớn mà nhịp công xôn của dầm đế lại bé nên không cần kiểm tra điều kiện về uốn và cắt. *Tính sườn A. +Nhánh cầu trục: Sườn A làm việc như dầm công sôn liên kết ngàm với bản bụng nhánh cột bằng các đường hàn góc. Tải trọng tác dụng lên sườn: qA =91,5.(1,0+21,5)=2057,625 kg/cm. Momen uốn và lực cắt lớn nhất tại tiết diện ngàm: MA = QA = qA . lA =2057,625.20,436=42049,6 kg. Chọn chiều dày sườn dA =10mm. Chiều cao sườn hA : hA= Chọn hA=40 cm. +Kiểm tra tiết diện sườn về uốn. Momen kháng uốn: w= +Kiểm tra về cắt. Kiểm tra hai đường hàn góc liên kết sườn A với bụng cột. Chọn chiều cao đường hàn hh=10mm, hàn suốt. wgh=(2. bh. hh. lh2)/6 =[2.0,7.1,0.(40-1)2] /6 =354,9 cm3. Agh=2. bh. hh. lh =2.0,7.1,0.(40-1) =54,6 cm2. Độ bền đường hàn kiểm tra theo stđ . stđ = Kết luận:Sườn con son A và đường hàn đủ khả năng chịu lực. *Tính chiều cao các đường hàn ngang. Các chi tiết chân cột như dầm đế,sườn A, bụng nhánh cột đều liên kết với bản đế bằng 2 đường hàn ngang ở 2 bên sườn.Chiều cao đường hàn cần thiết mỗi liên kết là: +Liên kết của dầm đế vào bản đế: hh= +Liên kết sườn A vào bản đế: hh= +Liên kết bụng nhánh vào bản đế. -Nhánh cầu trục: hh= -Nhánh mái: hh= Chọn thống nhất hh=10 mm cho mọi đường hàn ngang,trừ chiều cao đường hàn ngang ở chân cột nhánh mái lấy bằng nhánh cầu trục và láy hh= 14mm d.Tính bu lông neo. Đối với cột rỗng có chân cột riêng rẽ cho từng nhánh,lực kéo trong bu lông cũng là lực kéo lớn nhất của nhánh tại chân cột. Từ bảng tổ hợp nội lực,ở tiết diện chân cột,tìm ra tổ hợp có mômen uốn lớn nhất và lực dọc nhỏ nhất. *Nội lực dùng để tính bu lông neo. + ở nhánh mái là (Tổ hợp 1,7): M2 = N2 = Trong đó Mt , Nt ;Nội lực ở tiết diện chân cột do tính tải gây ra Mt =25,655 t.m, Nt =45,172 t. Mg = -155,36 t.m, momen ở tiết diện chân cột do tải trọng gió. +ở nhánh cẩu trục (Tổ hợp 1,8): M1 = N1= Mg = 144,48 t.m, momen ở tiết diện chân cột do tải trọng gió. -Lực kéo trong bu lông neo chân cột nhánh mái: SNbl(2) = -Lực keo trong bu lông neo chân cột nhánh cầu trục: SNbl(1) = -Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo ở nhánh cầu trục: Aycbl1 =SNbl(1) /Rneo = Chọn 2 bu lông neo f72 mm có diện tích thu hẹp là: 2.32,8=65,6cm2. Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo ở nhánh mái: Aycbl2 =SNbl(2) /Rneo = Chọn 2 bu lông neo f64 mm có diện tích thu hẹp là: 2.25,2=50,4cm2. *Tính sườn đỡ bu lông neo. Chọn sườn đỡ bu lông neo có: Chiều dày sườn ds =12 mm. Chiều cao sườn hs =400 mm. Sườn đỡ bu lông neo tính như con son chịu lực tập trung F: F=90,84/2 =45,42 t. Mômen tại tiết diện ngàm: M=F.e =45,42.0,12=5,45 t.m. e =0,12m;Khoảng cách từ trục bu lông đến mặt dầm đế. Tính đường hàn liên kết sườn đỡ bu lông vào dầm đế. Sườn hàn vào dầm đế bằng đường hàn góc chiều cao đường hàn hh =10 mm. sh = th = stđ = +Tínhbản thép ngang (bản thép ngang đỡ bulông ) Chọn bản thép có chiều dày d =4,5 cm, nhịp l=14 cm,®kích thước tiết diện 24x4,5cm. Sơ đồ tính như dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung. Mmax =(F.l)/4 =(45,42.0,14)/4 =1,59 t.m. s = V.Tính dàn. 1.Sơ đồ và kích thước của dàn. Dàn có sơ đồ hình thanh,độ dốc cánh trên đã chọn i=1:10,chiều cao đầu dàn h0=2,25 m. Nhịp của dàn là khoảng cách trục định vị của hai gối tựa (nhịp nhà) L=27m, nhịp tính toán của dàn là khoảng cách trọng tâm truyền phản lực gối tựa của dàn: Ltt =L-2.e =27-2.0 =27m. Kết cấu cửa trời có nhịp Lct =12m; cao 3,0m.Kết cấu cửa trời tính riêng và truyền tải trọng xuống dàn.trong phạm vi đồ án này không thiết kế cửa trời. 2.Tải trọng và nội lực tính toán. a.Tải trọng tác dụng lên dàn. *Tải trọng thường xuyên. Gồm trọng lượng các lớp mái và kết cấu mái đưa về tải trọng tập trung đặt tại nút dàn. +Với nút đầu dàn: G1 = +Nút trung gian: G2 = +Nút ở chân cửa trời: G3 = +Nút có kết cấu cửa trời (trừ cửa trời). G4 = G5 = *Hoạt tải tập trung quy về mắt đàn. +Nút đầu dàn: P1 =0,5.d.P=0,5.3.0,585=0,878 t. +Nút trung gian: P2 = P3 =d.P=3,75.0,585=2,194 t. P4 = P5 =d.P=3.0,585=1,755 t. *Momen đầu dàn. Do dàn liên kết cứng với cột nên đầu dàn có mômen,giá trị mômen này chính là mômen tại tiết diện B—B của cột khung. +Các cặp momen tính toán: Mtr.max ; Mph.tư ;momen đầu trái dương lớn nhất và momen đầu phải tương ứng. Mtr.min ; Mph.tư ;momen đầu trái âm lớn nhất và momen đầu phải tương ứng. Từ bảng tổ hợp nội lực ta có được các cặp mô men đầu dàn sau: Mtr.max =2,62 t.m; (do tải trọng 1,7) ®Mph.tư = -19,86-26,804= -46,665 t.m. Mtr.min = -64,36 t.m; (do tải trọng 1,2,4,6,8) ®Mph.tư = -19,86-3,224-3,83-1,45+20,234= -8,127 t.m. Tính toán với tải trọng cho phép bỏ qua vì mái cứng lắp từ bằng các tấm panen bê tông cốt thép. c.Xác định nội lực tính toán cho các thanh dàn Nội lực của các thanh dàn được xác định với từng tải trọng bằng phương pháp đồ giải Crêmona. *Tính với tải trọng thường xuyên (các Gi ) trên toàn dàn.Dàn có sơ đồ đối xứng và tải trọng Gi đối xứng ,chỉ cần vẽ cho nửa dàn. *Tính với hoạt tải (Pi) trên nửa trái của dàn (vì hoạt tải có thể chỉ trên nửa dàn trái hoặc trên nửa dàn phải hoặc đặt trên cả dàn.Vì thế cần cần phải vẽ giản đồ cho cả ba trường hợp.Với dàn đối xứng để có trường hợp các Pi đặt trên nửa phải ta chỉ cần lấy đối xứng với trường hợp các Pi đặt ở nửa trái .Cộng các kếtm quả của 2 trường hợp cho kết quả trường hợp đặt trên toàn dàn). Tính với mô men đầu dàn:Để tiện tính toán ta vẽ giản đồ cho trường hợp Mtr=+1đặt ở đầu trái của dàn (vì dàn đối xứng) ta có được kết quả của trường hợp Mph=+1bằng cách lật lại biểu đồ.Sau đó nhân với giá trị mô men ở đầu trái ta có được biểu đồ mô men cuối cùng. Đồ giải Clêmôna cho tải trọng thường xuyên: Đồ giải Clêmôna cho hoạt tải nửa trái: Đồ giải Clêmôna với M=+1 ở đầu trái: Đồ giải Clêmôna cho dàn phân nhỏ: 3.Chọn tiết diện thanh dàn. Chọn tiết diện thanh dàn cần tuân theo nguyên tắc: +Tiết diện thanh dàn nhỏ nhất là L50x5. +Trong một dàn L24m thì phải thay đổi tiết diện để tiết kiệm vật liệu và dùng không quá 2 loại tiết diện thanh cánh với dàn có L£36m. +Bề dày bản mã được chọn dựa vào nội lực lớn nhất tong các thanh bụng,dàn chỉ nên dung một loại bề dày bản mã.Dựa vào bảng tổ hợp nội lực chọn dbm=12mm. a.Đối với thanh cánh trên. Dàn có nhịp L=27m,thuộc trường hợp 24m<L<36m.Như vậy cần chọn hai loại tiết diện.Thay đổi tiết diện trong phạm vi thanh T2. *.Đoạn thứ nhất. Nội lực tính toán: Chọn lực nén có trị số lớn nhất trong 2 thanh T3và T4 N=NT4= -97,29t. Chiều dài tính toán :Trong mặt phẳng dàn lx=l=301,5 cm. Ngoài mặt phẳng dàn ly=(0,75+(0,25T3)/T4)l1=(0,75+(0,25.95,67)/97,29).603=597,2 cm. Trong đó l1=603 cm,khoảng cách giữa 2 điểm cố kết. Giả thiết lgt=95,tra bảng II.1,phụ lục II được j=0,632. Diện tích cần thiết của tiết diện thanh. ACT= Thanh cánh chịu nén có [l]=120. rxct= ryct= Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L160x14.có: A=2.43,3=86,6cm2. rx=4,92> rxct. ry=7,06> ryct. Thoả mãn điều kiện ổn định. *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Độ mảnh thực tế: lx= ly= lmax=ly=84,6.Tra bảng II.1 phụ lục II được jmin=0,693. Kiểm tra theo công thức: s = *Đoạn thứ hai. Nội lực tính toán: Chọn lực nén có trị số lớn nhất trong 2 thanh T1và T2 N=NT2= -105,08t. Chiều dài tính toán : Trong mặt phẳng dàn lx=l=150,75 cm. Ngoài mặt phẳng dàn ly=l=150 cm. Giả thiết lgt=95,tra bảng II.1,phụ lục II được j=0,632. Diện tích cần thiết của tiết diện thanh. ACT= Thanh cánh chịu nén có [l]=120. rxct= ryct= Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L160x14.có: A=2.24,3=86,6cm2. rx=4,92> rxct. ry=7,06> ryct. Thoả mãn điều kiện ổn định. *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Độ mảnh thực tế: lx= ly= lmax=lx=30,64.Tra bảng II.1 phụ lục II được jmin=0,921. Kiểm tra theo công thức: s = b.Thanh cánh dưới. Thanh cánh dưới có cùng một loại tiết diện được tính toán theo nội lực lớn nhất trong các thanh: N=D2=100,17 t. ACT= Chiều dài tính toán: Trong mặt phẳng dàn lx=600cm. Ngoài mặt phẳng dàn ly=1200 cm Thanh cánh chịu kéo có [l]=400. rxct = ryct = Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc không đều cạnh ghép cạnh ngắn 2L180x110x10. Có: A=2.28,3=56,6cm2. rx=3,12> rxct. ry=8,7> ryct. Thoả mãn điều kiện ổn định. *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Kiểm tra theo công thức: s = c.Thanh xiên đầu dàn. Nội lực tính toán trong thanh là: N=X1=78,57 t. Do có dàn phân nhỏ chiều dài tính toán trong và ngoài mặt phẳng dàn: lx=0,5l=0,5.393,73=196,87 cm. ly=l=393,73 cm. Giả thiết lgt=70,tra bảng II.1,phụ lục II được j=0,782. Diện tích cần thiết của tiết diện thanh. ACT= Thanh cánh chịu nén có [l]=120. rxct= ryct= Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L100x14.có: A=2.26,3=52,6cm2. rx=3> rxct. ry=4,68> ryct. Thoả mãn điều kiện ổn định. *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Độ mảnh thực tế: lx= ly= lmax=ly=84,13.Tra bảng II.1 phụ lục II được jmin=0,699. Kiểm tra theo công thức: s = Sai số bằng e=0,5% < 5% trong phạm vi cho phép d.Thanh xiên đầu X2. Nội lực tính toán thanh N=X2=61,65 t. ACT= Chiều dài tính toán: lx=(1/3).l=517,23/3=172,41 cm. ly=l=517,23 cm. Thanh cánh chịu kéo có [l]=400. Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép không góc đều cạnh 2L100x63x10 ghép cạnh ngắn .có: A=2.15,5=31,0cm2. rx=1,75cm ry=5,09cm lx= ly= lmax=ly=101,62<[l]=400. *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Kiểm tra theo công thức: s = e.Thanh xiên X3. Nội lực tính toán trong thanh: N=X3= -19,15 t. Chiều dài hình học l=446cm. Chiều dài tính toán trong và ngoài mặt phẳng dàn: lx=0,8l=0,8.446=356,8 cm. ly=l=446 cm. Giả thiết lgt=120,tra bảng II.1,phụ lục II được j=0,479. Diện tích cần thiết của tiết diện thanh. ACT= m=0,8;hệ số điều kiện làm việc khi thanh có độ mảnh l>60. Thanh cánh chịu nén có [l]=150. Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L100x6,5. Có: A=2.12,8=25,6cm2. rx=3,09cm. ry=4,5cm. *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Độ mảnh thực tế: lx= ly= lmax=lx=115,5.Tra bảng II.1 phụ lục II được jmin=0,498. Kiểm tra theo công thức: s = f.Thanh xiên X4. Nội lực tính toán trong thanh: N=X3= -6,86 t. Chiều dài hình học l=446cm. Chiều dài tính toán trong và ngoài mặt phẳng dàn: lx=0,8l=0,8.446=356,8 cm. ly=l=446 cm. Giả thiết lgt=120,tra bảng II.1,phụ lục II được j=0,479. Diện tích cần thiết của tiết diện thanh. ACT= m=0,8;hệ số điều kiện làm việc khi thanh có độ mảnh l>60. Thanh cánh chịu nén có [l]=150. Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L80x6 Có: A=2.9,38=18,76cm2. rx=2,47cm. ry=3,72cm. *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Độ mảnh thực tế: lx= ly= lmax=lx=144,5.Tra bảng II.1 phụ lục II được jmin=0,347. Kiểm tra theo công thức: s = g.Thanh đứng Đ1. Nội lực tính toán trong thanh: N=X3= -14,99 t. Chiều dài hình học l=446cm. Chiều dài tính toán trong và ngoài mặt phẳng dàn: lx=0,8l=0,8.300=240 cm. ly=l=300 cm. Giả thiết lgt=120,tra bảng II.1,phụ lục II được j=0,479. Diện tích cần thiết của tiết diện thanh. ACT= m=0,8;hệ số điều kiện làm việc khi thanh có độ mảnh l>60. Thanh cánh chịu nén có [l]=150. Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L80x6 Có: A=2.9,38=18,76cm2. rx=2,47cm. ry=3,72cm. *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Độ mảnh thực tế: lx= ly= lmax=lx=97,17.Tra bảng II.1 phụ lục II được jmin=0,610. Kiểm tra theo công thức: s = *Các thanh trong hệ dàn phân nhỏ có nội lực khá bé nên ta có thể chọn tiết diện thanh theo cấu tạo .Chọn tiêt diện thanh la thép góc dều cạnh 2L50x5 Thanh đứng giửa dàn liên kết hai nửa dàn vói nhau có thể chọnthép với tiết diện lớn hơn .lấy tiết diện của thanh đứng Đ2 là thép góc đều cạnh ghép chữ T là 2L63x6. Ta có bảng thống kê thép cho dàn: TT Tên Nội lực Quy Diện Chiều dài (cm) Bán Kính QT Độ mảnh thanh tính toán cách tích l lx ly rx ry lx ly 1 T1 23.71 2L160x14 86.6 301.5 151 150 4.92 7.06 30.63 21.2 2 T2 -105.1 2L160x14 86.6 452 151 150 4.92 7.06 30.63 21.2 3 T3 -97.29 2L160x14 86.6 301.5 302 597 4.92 7.06 61.28 84.6 4 T4 -95.67 2L160x14 86.6 301.5 302 597 4.92 7.06 61.28 84.6 5 D1 53.58 2L180x110x10 56.6 750 750 750 3.12 8.7 240.4 86.2 6 D2 100.17 2L180x110x10 56.6 600 600 1200 3.12 8.7 192.3 138 7 X1 -78.57 2L100x14 52.6 394 197 394 3 4.68 65.67 84.2 8 X2 61.65 2L100x63x10 31 517 172 517 1.75 5.09 98.51 102 9 X3 -19.15 2L100x6,5 25.6 446 357 446 3.09 4.5 115.5 99.1 10 X4 -6.86 2L80x6 18.76 446 357 446 2.47 3.72 144.5 120 11 Đ1 -14.99 2L80x6 18.76 300 240 300 2.47 3.72 97.17 80.6 12 Đ2 7.45 2L63x6 14.56 360 288 360 1.93 3.06 149.2 118 13 đ1 -10.99 2L50x5 9.6 112.5 113 113 1.53 2.53 73.53 44.5 14 đ2 -5.48 2L50x5 9.6 100 100 100 1.53 2.53 65.36 39.5 15 đ3 -8.22 2L50x5 9.6 200 200 200 1.53 2.53 130.7 79.1 16 S1 -8.68 2L50x5 9.6 179 179 179 1.53 2.53 117 70.8 17 S2 5.21 2L50x5 9.6 189 189 189 1.53 2.53 123.5 74.7 18 S3 7.18 2L50x5 9.6 262 262 262 1.53 2.53 171.2 104 4.Tính toán và cấu tạo các mắt dàn. Vật liệu thép cơ bản là thép có cường độ bằng 2100kg/cm2cường độ bền tiêu chuẩn Rbtc=3400kg/cm2.Dùng que hàn 42 do đó có Rgh=1800 kg/cm2.Rgt=0,45.Rbtc=1550 kg/cm2.bt=1. (b.Rg)min =bh.Rgh=0,7.1800=1260 kg/cm2. Liên kết thanh cánh vào bản mã tính với hiệu số nội lực của trong 2 thanh và lực tập trung P. a.Tính nút giữa dàn_nút trên (A) Lực tính toán khi nối:Thanh cánh T4 :N1=-95,67 t. 2L160x14 Thanh đứng Đ2:N2=7,45 t . 2L 63x6 a.1.Tính toán khi nối 2 thanh cánh bàng bản ghép: Nội lực tính toán : Nq=1,2.N1=1,2.95,67=114,8 t. Diện tích tiết diện quy ước Aq = Agh +Abm Chọn bản ghép có tiết diện 360x12m, vậy diện tích quy ước của mối nối là Aq = 36.1,2+2.1,2.16=81,6 cm2. Ưs trên tiêt diện nối quy ước sqư= *Đường hàn liên kết thanh cánh vào bản ghép Ngh =sqư.Agh=36.1,2.1407=60776,5kG. Tổng chiều dài đường hàn liên kết thanh cánh vào bản ghép Đường hàn lấy như hình vẽ có =(16+17)2 = 76 cm *Đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã. Lực truyền qua bản mã: Nbm = Nq-Ngh =114,8-60,78=54,02 t. Bản mã liên kết thanh cánh bằng 2 đường hàn sống và 2 đường hàn mép Lực tính cho 2 đường hàn sống : Nsbm=k.Nbm =(1-4,47/16).54,02=38,894 t. Tổng chiều dài đường hàn sống liên kết thanh cánh vào bản mã là( hh=10mm) Lấy lbms=200 mm Lực tính cho 2 đường hàn mép : Nmbm=(1-k).Nbm =(4,47/16).54,02=15,126 t. Tổng chiều dài đường hàn mép liên kết thanh cánh vào bản mã là( hh=8mm) Lấy lbmm= 90 mm a.2.Đường hàn liên kết bản mã - sườn – bản nối – bản ghép. Lực truyền vào bản nối: Nbn = Nbm.cosa Tga=10% -> cosa=0,995 sina = 0,0995 Nbn=54,02.0,995 =53,75 t Theo phương thẳng đứg nó còn chịu lực nén do bản ghép uốn cong tác dụng qua sườn.lực do bản ghép uốn cong: Vo = 2 Ngh.sina = 60,78.2.0,09595 =12,095 t. Tại đỉnh có lực tập trung P =9,497+0,878 =10,375 t. V = P-Vo=10,374-12,095=-1,72 t = - 1720 kG Vậy bản ghép có xu hướng tách khỏi sườn. +Đường hàn liên kết giữa sườn và bản ghép: 4 đường hàn với ds=10mm ,hh=6mm Chọn sườn rộng b=100mm +Sườn liên kết bản nối qua 4 đường hàn góc với hh =6mm.Nội lực tính là V = 1270 kG.Vì vậy có thể lấy chiều dài sườn theo cấu tạo. Ls = Lbn +Hai bản nối liên kết liên kết với bản mã qua 4 dường hàn.Mỗi đường hàn chịu lực theo: Phương ngang:Nbnn=Nbn/2=53,75/2 = 26,875 t. Phương dứng: Nbnđ = V/4 = 1720/4 = 430 kG. Vậy hợp lục tác dụng: Chiều dài đường hàn:hh = 10mm Chọn lh = 260mm Và :Chiều dài bản nối: Lbn = 280mm Chièu dài sườn: Ls = 280mm a.3.Liên kết thanh đứg Đ2 vào bản mã. Đường hàn liên kết thanh Đ2 vào bản mã dược lấy theo cấu tạo: lh = 40mm hh = 4mm. b.Tính nút giữa dàn_nút trên (A) Lực tính toán khi nối:Thanh cánh D2:N1=100,17 t. 2L180x110x10 Thanh đứng Đ2:N2=7,45 t . 2L 63x6 Thanh xiên X4 :N3 = -6,86 t. 2L80x6 b.1.Tính toán khi nối 2 thanh cánh bàng bản ghép: Nội lực tính toán : Nq=1,2.N1=1,2.100,17=120,2t. Diện tích tiết diện quy ước Aq = Agh +Abm Chọn bản ghép có tiết diện 400x12m, vậy diện tích quy ước của mối nối là Aq =40.1,2+2.1,2.11=74,4 cm2. Ưs trên tiêt diện nối quy ước sqư= *Đường hàn liên kết thanh cánh vào bản ghép Ngh =sqư.Agh=40.1,2.1615,6=77548kG. Tổng chiều dài đường hàn liên kết thanh cánh vào bản ghép Đường hàn lấy như hình vẽ có =(24+17)2 = 82 cm *Đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã. Lực truyền qua bản mã: Nbm = Nq-Ngh =120,2-77,548=42,65 t. Bản mã liên kết thanh cánh bằng 2 đường hàn sống và 2 đường hàn mép Lực tính cho 2 đường hàn sống : Nsbm=k.Nbm =(1-2,44/11)42,65=33,19 t. Tổng chiều dài đường hàn sống liên kết thanh cánh vào bản mã là( hh=10mm) Lấy lbms=140 mm Lực tính cho 2 đường hàn mép : Nmbm=(1-k).Nbm =(2,24/11). 42,65=22,798 t. Tổng chiều dài đường hàn mép liên kết thanh cánh vào bản mã là( hh=6mm) Lấy lbmm= 200 mm b.2.Đường hàn liên kết bản mã - sườn – bản nối – bản ghép. Lực truyền vào bản nối: Nbn = Nbm.cosa -1,2Nxcosb Tga=0 -> cosa=1 sina = 0 Tgb=tg48o -> cosb=0,669 sinb=0,743 Nbn=42,65.1 - 1,2.6,86.0,669=37,143 t Theo phương thẳng đứg nó còn chịu lực nén do bản ghép uốn cong tác dụng qua sườn.Lực do bản ghép uốn cong: Vo = 2 Ngh.sina = 77,548.2.0 =0 t. +Đường hàn liên kết giữa sườn và bản ghép:4 đường hàn với ds=10mm ,hh=6mm Chọn sườn rộng b=80mm +Sườn liên kết bản nối qua 4 đường hàn góc với hh =6mm.Nội lực tính là V = 0 kG.Vì vậy có thể lấy chiều dài sườn theo cấu tạo. Ls = Lbn +Hai bản nối liên kết liên kết với bản mã qua 4 dường hàn.Mỗi đường hàn chịu lực theo: Phương ngang:N=Nbn/2=37,143/2 = 18,5715 t. Chiều dài đường hàn:hh = 10mm Chọn lh = 160mm Và :Chiều dài bản nối: Lbn = 180mm Chièu dài sườn: Ls = 180mm b.3.Liên kết thanh đứg Đ2 vào bản mã. Đường hàn liên kết thanh Đ2 vào bản mã dược lấy theo cấu tạo: lh = 40mm hh = 4mm. b.4.Liên kết thanh xiên X4 vào bản mã. N4=-6,86 t. Chọn hs=4mm Chiều dài cần thiết của đường hàn : ls= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 7cm. c.Tính cho mắt có nối thanh cánh trên(nút E) T1:2L160x14 N1 = 23,71.t T2: 2L160x14 N2 = -105,1.t X1:2L100x14 N3 = - 78,57t X2:2L100x6,3x10 N4 = 61,65t *Nối thanh cánh. Nội lực tính toán của mối nối: Nqư=1,2.N1=1,2.23,71=28,45 t. N1;nội lực nhỏ hơn trong 2 thanh cánh được nối với nhau N1<N2 Diên tích chịu lực quy ước: Aqư=SAgh+2.bg.dbm SAgh;tổng diện tích các bản ghép SAgh=2.12,0.1,2=28,8cm2. Aqư=28,8+2.16.1,2=67,2 cm2. Ưs trong diện tích quy ước sqư= Đường hàn liên kết bản ghép với thanh cánh. Nội lực truyền qua bản ghép: Ngh=sqư.Agh=433,4.14,4=6096,4 kg. chọn hh=6 mm. Chiều dài cần thiết của đường hàn: Slh= Dùng hai đường hàn có chiều dài mỗi đường 6cm. Liên kết thanh cánh T1 vào bản mã tính toàn với chịu lực còn lại Nc1=1,2.N1-2.Ngh=1,2.23,71-2.6,096=16,26 t. Chọn chiều cao đường hàn hh=8 mm Chiều dài cần thiết của đường hàn. Slh= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 7 cm. Liên kết thanh T3vào bản mã tính toàn với chịu lực còn lại Nc2=1,2.N2-2.Ngh=1,2.105,1-2.6,096=113,93 t>0,6.N2=63,06 t. Chọn hh=10 mm Chiều dài cần thiết của đường hàn. Slh= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 25cm. *Liên kết thanh xiên X1vào bản mã. N3=-48,57 t. Chọn hs=8mm Chiều dài cần thiết của đường hàn : ls= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 13cm. *Liên kết thanh xiên X2vào bản mã. N3=61,65t. Chọn hs=10mm Chiều dài cần thiết của đường hàn : ls= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 14cm d.Tính cho mắt có nối thanh cánh dưới(nút F) D1:2L180x110x10 N1 = 53,58.t D2: 2L180x110x10 N2 = 100,1.t X2:2L100x6,3x10 N3 = 61,65 X3:2L100x6,5 N4 = -19,15t Đ1:2L180x6 N5 = -14,99.t *Nối thanh cánh. Nội lực tính toán của mối nối: Nqư=1,2.N1=1,2.53,58=80,37 t. N1;nội lực nhỏ hơn trong 2 thanh cánh được nối với nhau N1<N2 Diên tích chịu lực quy ước: Aqư=SAgh+2.bg.dbm SAgh;tổng diện tích các bản ghép SAgh=2.12,0.1,2=28,8cm2. Aqư=28,8+2.11.1,2=55,2 cm2. Ưs trong diện tích quy ước sqư= Đường hàn liên kết bản ghép với thanh cánh. Nội lực truyền qua bản ghép: Ngh=sqư.Agh=1456.14,4=20966 kg. chọn hh=8 mm. Chiều dài cần thiết của đường hàn: Slh= Dùng 3 đường hàn có chiều dài mỗi đường 6cm(hàn dọc) va 10cm(hàn ngang) Liên kết thanh cánh D1 vào bản mã tính toàn với chịu lực còn lại Nc1=1,2.N1-2.Ngh=1,2.53,58-2.20,966=22,364 t< 1,2N1/2 => Nc1=1,2.53,58/2=32,15t Chọn chiều cao đường hàn hh=8 mm Chiều dài cần thiết của đường hàn. Slh= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 13 cm. Liên kết thanh Đ2vào bản mã tính toàn với chịu lực còn lại Nc2=1,2.N2-2.Ngh=1,2.100,1-2.20,966=78,188 t>0,6.N2=60,06 t. Chọn hh=10 mm Chiều dài cần thiết của đường hàn. Slh= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 18cm. *Liên kết thanh xiên X3vào bản mã. N4=-19,15 t. Chọn hs=6mm Chiều dài cần thiết của đường hàn : ls= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 7cm. *Liên kết thanh xiên X2vào bản mã. N3=61,65t. Chọn hs=10mm Chiều dài cần thiết của đường hàn : ls= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 14cm *Liên kết thanh đứng Đ1vào bản mã. N5=-14,99 t. Chọn hs=5mm Chiều dài cần thiết của đường hàn : ls= Dùng 4 đường hàn ,chiều dài mỗi đường hàn 7 cm e.Nút liên kết dàn với cột e1.Mắt dưới. Mắt dưới là mắt truyền phản lực gối tựa và lực sô ngang do mô men đầu dàn. RA=42,6105+5,923=48,5335 t. H1=M1/ho=(-64,355)/2,25= -28,602 t; H2=M2/ho=2,621/2,25= 1,165 t H=max(H1,H2)= -28,602 t. +Cấu tạo mắt : gồm bản mã 1,sườn gối 2, gối đỡ 3 và các bu lông mliên kết sườn gối 2 vào cột. *Liên kết thanh cánh dưới (D1) vào mắt. Nội lực trong thanh D1=53,58 t. Chọn chiều cao đường hàn sống hs=10 mm. hm=6 mm. Chiều dài một đường hàn: ls= lm= *Liên kết thanh X1(hs=8 mm) X1 = -78,57 t. Chiều dài một đường hàn: ls= lm= Chọn ls =200mm lm=130mm *Chọn sườn gối đầu dàn. +Chọn tiết diện sườn gối 20x260 mm. Tiết diện sườn chọn thoả mãn: Bề dày sườn ds>. và ds>0,5. Điều kiện ổn định cục bộ của sườn: bs/ds=26/2=13 cm < 0,44 Điều kiện bền ws=ls. ds2/6=50.22/6=33,33 cm3. Ms=H2.b1/8=1,165.103.16/8=2230kg.cm. +Tính đường hàn liên kết bản mã 1 vào sườn gối 2. Liên kết bằng 2 đường hàn góc chịu tác dụng của RA=48,53t H=28,602t Me=H.e=28,602.8,56=244.833 t.cm = 244833kG.cm. e;khoảng cách từ điểm đặt lực H đến trọng tâm đường hàn. Chọn chiếu cao đường hàn hh=10mm. +Kiểm tra cường độ đường hàn theo: +Tính bu lông liên kết sườn gối 2 vào mặt cột. Tính toán với lực H2 làn tách sườn 2 khỏi cột, chọn trước số bu lông n=8 và bố trí như hình dưới. Lực kéo lớn nhất trong thân bu lông: Nblmax= Đường kính bu lông xắc định theo công thức. d0³ Chọn d0=20 mm. +Tính kết gối đỡ 3 vào cột Chọn tiết diện gối 30x280mm. Chọn hh=12mm. Chiều dài cần thiết đường hàn: lng= Chọn chiều dài gối đỡ: l=25cm. e.2Mắt trên. Cấu tạo mắt trên gồm bản mã sườn gối . *Liên kết thanh dàn vào bản mã tính với nội lực tính toán của nó. +Liên kết thanh T1 vào bản mã. Nội lực tính toán: T1=23,71 t Liên kết bằng 2 đường hàn sống và 2 đường hàn mép. Chọn hs=10mm hm=6mm. Chiếu dài một đường hàn: ls= lm= +Đường hàn liên kết thanh xiên dàn phân nhỏ lấy theo cấu tạo :hs=4mm; ls=40mm. *Liên kết bản mã vào sườn gối . Đường hàn chịu tác dụng của lực ngang H=28,602 t Phản lực đứng R=8,68t do dàn phân nhỏ Mô men Me=H.e=28,602.103 .8,0 =228816kg.cm. Chọn chiều cao đường hàn hh=10mm. ứmg suất hàn: *Chọn tiết diện sườn gối 20x220 mm. Tiết diện sườn chọn thoả mãn: ds>0,5. *Tính bu lông liên kết sườn gối vào cột. Nblmax= Đường kính bu lông xắc định theo công thức. d0³ Chọn d0=28 mm.