thuyết minh đồ án thép 2

8 Comments 13 Likes Statistics Notes

Đang xem: Thuyết minh đồ án thép 2

Xem thêm: Kết Quả Thống Kê Diện Tích Đất Nông Nghiệp Việt Nam Năm 2017

Xem thêm: Khóa Học Sketchup Vray Hà Nội, Top 3 Địa Chỉ Học Sketchup Uy Tín Tại Hà Nội

12 hours ago   Delete Reply Block

thuyết minh đồ án thép 2

1. Trang 1 MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN …………………………………………………………………………………..3 PHẦN I. TÍNH TOÁN CHUNG………………………………………………………………………………..4 1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ………………………………………………………………………………………………4 2. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG……………………………………………………..4 2.1. Theo phương đứng:………………………………………………………………………………………………4 2.2. Theo phương ngang: …………………………………………………………………………………………….6 2.3. Hệ giằng nhà. ………………………………………………………………………………………………………7 2.4. Hệ giằng mái. ………………………………………………………………………………………………………7 2.4.1. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên. ………………………………………………………………..7 2.4.2. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới:……………………………………………………………….8 2.4.3. Hệ giằng đứng……………………………………………………………………………………………….8 2.4.4. Hệ giằng ở cột ……………………………………………………………………………………………….9 PHẦN II. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG………………………………………………………………..10 1. TẢI TÁC DỤNG TRONG LÊN KHUNG ………………………………………………………………10 1.1. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải):…………………………………………………………………………10 1.1.1. Trọng lượng mái: …………………………………………………………………………………………10 1.1.2. Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng: …………………………………………………………..10 1.2. Tải trọng tạm thời do thi công và sửa chữa mái (hoạt tải):………………………………………11 2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CỘT…………………………………………………………………….11 2.1. Tải do phản lực của dàn:……………………………………………………………………………………..11 2.2. Do trọng lượng dầm cầu trục:………………………………………………………………………………12 2.3. Do áp lực đứng của bánh xe ( TH cầu trục 4 bánh): ……………………………………………….12 2.4. Do lực hãm của xe con T:…………………………………………………………………………………….13 2.5. Tác dụng của tải trọng gió lên khung…………………………………………………………………….14 2.5.1. Gió tĩnh tác dụng lên cột:………………………………………………………………………………14 2.5.2. Tải trọng gió tác dụng lên dàn: tải tập trung…………………………………………………….15 3. TÍNH NỘI LỰC KHUNG……………………………………………………………………………………..16 3.1. Các giả thiết tính khung tĩnh:……………………………………………………………………………….16 3.2. Xác định nội lực khung: Khung được giải lần lượt với mỗi loại tải trọng riêng lẽ. …….17 PHẦN III.THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT……………………………………………………………………20 1. CÁC THÔNG SỐ TÍNH CỘT……………………………………………………………………………….20 1.1. Thiết kế cột trên (cột đặc tổ hợp hàn):…………………………………………………………………..22 1.1.1. Kiểm tra ổn định x – x: …………………………………………………………………………………23 1.1.2. Kiểm tra ổn định y – y: …………………………………………………………………………………24 1.1.3. Kiểm tra ổn định cục bộ:……………………………………………………………………………….25 1.2. Thiết kế cột dưới (cột rỗng thanh giằng)………………………………………………………………..26 – Cặp nội lực nguy hiểm nhất ở tiết diện I–I:…………………………………………………………….26 1.2.1. Chọn tiết diện nhánh cột: ………………………………………………………………………………26 1.2.2. Kiểm tra lại tiết diện cột đã chọn:…………………………………………………………………..31 1.3. Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột………………………………………………………………..32 2. THIẾT KẾ CHI TIẾT CỘT ………………………………………………………………………………….33 2. Trang 2 2.1. Nối cột trên với cột dưới: …………………………………………………………………………………….33 2.2. Tính toán dầm vai:………………………………………………………………………………………………34 2.3. Chân cột – liên kết cột với móng :…………………………………………………………………………38 2.3.1. Tính toán chân cột rỗng : ………………………………………………………………………………38 2.3.2. Tính dầm đế ………………………………………………………………………………………………..41 2.3.3. Tính sườn ngăn sườn gia cố:………………………………………………………………………….41 2.3.4. Tính bu lông neo ………………………………………………………………………………………….44 2.3.5. Tính sườn bu lông neo: …………………………………………………………………………………45 PHẦN IV. THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO…………………………………………………………………………47 1. SƠ ĐỒ CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DÀN VÌ KÈO……………………………………..47 2. TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC CỦA DÀN VÌ KÈO ……………………………………………………48 2.1. Tải trọng tác dụng lên dàn vì kèo………………………………………………………………………….48 2.1.1. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)……………………………………………………………………48 2.1.2. Hoạt tải sữa chữa mái……………………………………………………………………………………48 2.1.3. Momen đầu dàn……………………………………………………………………………………………49 2.2. Xác định nội lực tính toán của hệ dàn……………………………………………………………………49 2.2.1. Tính toán nội lực:…………………………………………………………………………………………49 2.2.2. Tổ hợp nội lực dàn:………………………………………………………………………………………51 3. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DÀN…………………………………………………………………………52 3.1. Chọn tiết diện dàn hợp lý …………………………………………………………………………………….52 3.2. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn…………………………………………………………………….52 3.2.1. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh cánh trên : …………………………………………………….52 3.2.2. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh cánh dưới :……………………………………………………54 3.2.3. Chọn và kiểm tra tiết diện các thanh bụng đứng : …………………………………………….55 3.2.4. Chọn và kiểm tra tiết diện các thanh bụng xiên :………………………………………………57 4. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN MẮT DÀN………………………………………………………………..65 4.1. Nút dưới đầu dàn(nút A)………………………………………………………………………………………66 4.2. Nút trên đầu dàn(Nút B)………………………………………………………………………………………70 4.3. Nút không có nối thanh cánh (nút C)…………………………………………………………………….71 4.4. Nút có nối thanh cánh (nút K)………………………………………………………………………………73 4.5. Nút đỉnh giữa dàn (nút H) ……………………………………………………………………………………76 4.6. Nút giữa dàn (Nút M)………………………………………………………………………………………….79 3. Trang 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. Chữ ký của giảng viên hướng dẫn 4. Trang 4 PHẦN I. TÍNH TOÁN CHUNG Kết cấu chịu lực của nhà xưởng là một khung ngang gồm cột và dàn. Để đảm bảo độ cứng theo phương ngang nhà, liên kết giữa cột và dàn mái được thực hiện là liên kết cứng. Liên kết giữa chân cột và móng bê tông cốt thép cũng là liên kết ngàm cứng.vẽ so do khung: 1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 nhịp, 1 tầng với các số liệu sau: – Xà ngang tiết diện thay đổi(chữ I). – Số lượng cầu trục: 2 móc cẩu. – Sức nâng cầu trục: Q = 100/20 T. – Chế độ làm việc trung bình. – Nhịp khung thiết kế theo nhịp cầu trục: L = 36 m. – Chiều dài nhà: 120 m. – Bước cột: 6 m. – Cao trình đỉnh ray: H1 = 9,6 m. – Mái panen BTCT tiết diện 1.5×6 = 9 m2, độ dốc mái i = 1/10.Giàn hình thang. – Vật liệu thép CCT34 có: f = 21 kN/cm2. – Mô đun đàn hồi E = 21×103 kN/cm2. – Vùng áp lực gió: II, địa hình B.Có W0 = 95daN/m2 = 0,95 kN/m2. – Hàn tay dùng que hàn N42, bu lông cấp độ bền 5.6. – Bê tông móng cấp độ bền B20, có Rb = 1,15 kN/cm2. – Kết cấu bao che, tường xây gạch, tấm tường BTCT. 2. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 2.1. Theo phương đứng: Cốt mặt nền  0.000,ta có cao trình đỉnh ray H1 = 9.6 m, nhịp nhà L = 36m (theo đề đồ án). Tải trọng cầu trục Q = 100 T > 75 T, chế độ làm việc trung bình   = 1000 mm = 1 m (  là khoảng cách tự trục định vị đến tim ray). Ta có: nhịp khung là khoảng cách giữa 2 trục ddinhj vị được xác định theo công thức: L = Lct + 2  Lct = L – 2 = 36 – 2 x 1 = 34 m Tra bảng F5. Cataloge cầu trục, ta có các thông số về cầu trục: Bc = 9100 mm; K = 4350 mm; Hct = 4000 mm; B1 = 400 mm; 5. Trang 5 Trong đó: + Bc: chiều rộng tiết diện cầu trục. + B1: phần đưa ra của cầu trục phía ngoài ray. + Lct: nhịp cầu trục. + Hct: chiều cao dầm cầu trục. – Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H2 = Hc + 100 mm + f Trong đó: + Hc: kích thước gabarit của cầu trục, từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con. Tra trong catalo cầu trục. + 100: khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu. + f: khe hở phụ, xét độ võng của kết cấu mang lực mái và việc bố trí thanh giằng cánh dưới. Lấy bằng f = (200 ÷ 400) mm. Kích thước H2 lấy theo bội số 200 mm.  H2 = 4000 + 100 + 300 = 4400 mm = 4,4 m – Cao độ mặt ray: H1 = 9,6 m. – Chiều cao sử dụng được tính từ mặt nền đến đáy dưới vì kèo: Hsd = H1 + H2 = 9,6 + 4,4 = 14 m – Chiều cao thực của cột trên được tính từ vai đỡ dầm cầu trục đến mặt dưới đáy vì kèo: Ht = H2 + Hdc + Hr Trong đó: + Hdc: chiều cao dầm cầu trục lấy bằng 1 1 8 10       nhip của cầu trục (bước cột nhà B).  Hdc = 1 1 8 10       x 6 = ( 0,75 ÷ 0,6) . Chọn Hdc = 0,7 m. + H3: phần cột chôn dưới mặt nền. H3 = 1 m. + Hr: chiều cao của ray và đệm ray phụ thuộc loại cầu trục. Lấy bằng 200 mm.  Ht = 4,4 + 0,7 + 0,2 = 5,3 m 6. Trang 6 – Chiều cao thực của đoạn cột dưới được tính từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện cột: Hd = Hsd – Ht + H3 Với H3 là phần cột chôn dưới mặt nền. H3 = 1 m.  Hd = 14 – 5,3 + 1 = 9,7 m – Chiều cao đầu dàn H0 phụ thuộc chiều cao vì kèo tại gối tựa, vì kèo điển hình dạng hình thang lấy H0 = 2200 mm = 2,2 m. Ta có: i = tan  = 1 10 = 2h L  h = 36 1,8 20 20 L m   chiều cao mái Hm = H0 + h = 2,2 + 1,8 = 4 m 2.2. Theo phương ngang: – Chiều cao tiết diện cột trên: 1 1 10 12 t th H        . Thường chọn ht = 400 ÷ 1000.    1 1 1 1 5,3 0,53 0,442 10 12 10 12 t th H m                   Chọn ht = 0,5 m. o Sức trục: Q = 100 T > 75 T  trục định vị cách biên 1 đoạn a = 500 mm = 0,5 m. o Khoảng hở an toàn giữa cầu trục và cột, D = 60 ÷ 75 mm. Chọn D = 75 mm. – Khoảng cách giúp cầu trục khi hoạt động không chạm vào cột:  1 tB h a D       1 0,4 0,5 0,5 0,075 0,475m m     (thỏa). – Chiều cao tiết diện cột dưới: 1 20 dh H (nhà chế độ làm việc trung bình) Với H là chiều cao toàn cột: H = Ht + Hd = 5,3 + 9,7 = 15 m  1 20 dh H  1 15 0,75 20 dh m   – Thường thiết kế trục của nhánh trong cột dưới trùng với trục dầm cầu cầu trục nên chiều cao tiết diện cột dưới: 7. Trang 7 0,5 1 1,5 0,75dh a m m      (thỏa điều kiện) 2.3. Hệ giằng nhà. Trong nhà công nhiệp bằng thép hệ giằng là bộ phận quan trọng giúp giữ ổn định, cùng tham gia chịu các tải trọng theo phương dọc nhà và giúp cố định tạm các bộ phận khi thi công. 2.4. Hệ giằng mái. Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dướu dàn trở lên, được đặt trong mặt phẳng cánh trên, cánh dưới và giằng đứng giữa các giàn. 2.4.1. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên có tác dụng bảo đảm ổn định cho cánh trên chịu nén của giàn, được giằng theo phương ngang nhà tại vị trí hai dàn mái đầu hồi, đầu khối nhiệt độ và tại giữa nhà (cách nhau khoảng 50 ÷ 60 m). Q=100/20(T) 36000 A B SÔÑOÀKÍCH THÖÔÙCKHUNGNGANG 44009600 4000 1000 15000 1800220053009700 ±0000 ±0000 MÑTN i=1/10 i=1/10 8. Trang 8 2.4.2. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới: Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt tại vị trí có giằng cánh trên, ở hai đầu khối nhiệt độ và khoảng giữa, cach 50 ÷ 60 m. 2.4.3. Hệ giằng đứng Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng các thanh đứng,giữ vị trí cố định cho dàn vì kèo. 120000 550060005500 60006000600060006000 36000 500500 6000 1 2 3 4 10 11 12 13 18 19 20 21 HEÄGIAÈNGTRONGMAËT PHAÚNGCAÙNH TREÂN 500 120000 550060005500 60006000600060006000 36000 500 6000 1 2 3 4 10 11 12 13 18 19 20 21 HEÄGIAÈNGTRONGMAËT PHAÚNGCAÙNH DÖÔÙI 9. Trang 9 2.4.4. Hệ giằng ở cột – Cột tiết diện không đổi: bố trí trùng mặt phẳng trục cột. – Cột có tiết diện thay đôỉ: Hệ giằng bố trí trùng với trục cột trên, giằng cột dưới trùng với trục của nhánh cầu chạy. 120000 54000 60006000480006000 4000 1 2 3 4 10 11 12 13 18 19 20 21 6000 6000 1 6000 6000 2 3 4 10 11 12 13 14 19 20 2115 120000 10. Trang 10 PHẦN II. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG 1. TẢI TÁC DỤNG TRONG LÊN KHUNG 1.1. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải): – Độ dốc mái i = 1/10   = 0 ' " 5 4238  sin = 0,0995, cos = 0,995. – Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm: trọng lượng của mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục. 1.1.1. Trọng lượng mái: Dựa vào trọng lượng các lớp cấu tạo mái phân bố trên mặt nghiêng goc  (độ dốc mái), khi tính qui về phân bố đều trên diện tích mặt bằng mái Ta có bảng tải trọng sau: Tải trọng do các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn c mg (daN/m2 mái) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán gm (daN/m2 mái) Tấm mái 1,5 x 6 m 150 1,1 165 Lớp cách nhiệt dày 12 cm bằng bê tông xỉ dày 15 cm 120 1,2 144 Bê tông chống thấm dày 4 cm 100 1,1 110 Lớp xi măng lót dày 1,5 cm 27 1,3 35,1 Hai lớp gạch lá nem dày 4 cm 80 1,1 88 Tổng 477 542,1  2 2542,1 542,1 544,8 / 5,448 / cos 0,995 tt mg daN m KN m      mái 1.1.2. Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng: – Xác định theo công thức: 1,2c d dg L   Trong đó: + L: nhịp dàn + d: hệ số TLBT dàn. Lấy bằng 0,6 ÷ 0.9.  1,2 0,9 36 38,88c dg     daN/m2 11. Trang 11  Tải tính toán 38,88 1,1 42,68c d dg g      daN/m2 = 0,4268 KN/m2 – Tải trọng thường xuyên:     2 5,448 0,4268 6 35,25 /tt tt c m dg g g B kN m       1.2. Tải trọng tạm thời do thi công và sửa chữa mái (hoạt tải): Tra bảng 3 (TCVN 2737 -1995): 2 75 /c P daN m  , hệ số vượt tải n = 1,4.  Tải trọng tính toán: 2 2 1,3 6 75 585 / 5,85 /tt c P Bp daN m kN m      2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CỘT 2.1. Tải do phản lực của dàn: Do tĩnh tải: 35,25 36 634,5 2 2 tt g L A kN     Do tĩnh tải: 5,85 36 105,3 2 2 tt P L A kN     Do tâm tiết diện cột trên và cột dưới không trùng nhau nên các phản lực A và A’ gây cho cột dưới tại vai cột một momen lệch tâm. AM A e  ; ' 'AM A e  Với e là khoảng cách lệch tâm giữa tâm cột dưới và tâm cột trên: ( ht, hd bề rộng cột trên và cột dưới).  / 2 (1,5 0,5)/ 2 0,5d te h h m     634,5 0,5 317,25 .AM kN m    TRUÏC COÄT TREÂN TRUÏC COÄT DÖÔÙI ht hd e 12. Trang 12 ' 105,3 0,5 52,65 .AM kN m   2.2. Do trọng lượng dầm cầu trục: 2 dct dct dctG L Trong đó: + dct: hệ số TLBT dầm cầu trục,lấy bằng 24 ÷ 37 với Q < 75T, 35 ÷ 47 với cầu trục nặng hơn. + Ldct: nhịp dầm cầu trục ( chính là bước cột nhà).  2 37 6 1332 13,32dctG daN kN    2.3. Do áp lực đứng của bánh xe ( TH cầu trục 4 bánh): Do TLBT của dầm là tính tải nhưng so với Dmax thì trị số của nó không lớn,để đơn giản tính toán ta có thể cộng vào Dmax, Dmin như sau: max 1 ax 1 2max 2( )th m dctD P y P y G    min 1min 1 2min 2( )th dctD P y P y G    Trong đó: + P1max, P2max:là áp lực lớn nhất của bánh xe cầu trục.Tra trong cataloge cầu trục phụ thuộc chiều dài dầm cầu trục L = 34 m và chế độ làm việc trung bình.  P1max = 47 T = 470 kN, P2max = 49 daN = 490 kN + P1min, P2min: là áp lực nhỏ nhất phía bên kia cầu trục. Tra trong cataloge cầu trục phụ thuộc chiều dài dầm cầu trục L = 34 m.  P1min = 15 T = 150 kN, P2max = 17 daN = 170 kN + 1y , 2y là tổng tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dưới các vị trí của bánh xe cầu trục. +  : hệ số vượt tải lấy bằng 1,1. + th : hệ số tổ hợp tải trọng , chế độ làm việc trung bình lấy bằng 0,85. (TCVN-5575) 13. Trang 13 Sơ đồ đường ảnh hưởng của bánh xe cầu trục Xác định :  max 1,1 0,85 470 0,135 490 (0,86 1 0,472 0,332) 13,32 1293,16D kN            min 1,1 0,85 150 0,135 170 (0,86 1 0,472 0,332) 13,32 455,7D kN           – Lực Dmax và Dmin tác dụng vào vai cột ngay vị trí dầm cầu trục, nên lệch tâm so với trục cột dưới 1 đoạn 1,5 0,75 2 2 d k h e m   (hd bề rộng tiết diện cột dưới). Lúc này tại vai cột sẽ phát sinh momen : max max kM D e  ; min min kM D e  max 1293,16 0,75 969,87 .M kN m   min 455,7 0,75 341,78 .M kN m   2.4. Do lực hãm của xe con T: Lực hãm của xe con truyền qua bánh xe cầu chạy truyền vào dầm và truyền vào khung thành lực hãm T, đặt tại cao trình mặt dầm hãm. 1 c th iT T y  P1 P1 P2 P1 P1P2 P2 P2 y22=1 y21 y1 6000 2830 6000 5160 810 15358404350840 3170 84043508401535 91009100 = 0,135 =0,86 y23=0,472 y24 =0,332 100 ee k hd ht e TRUÏC COÄT TREÂN TRUÏC COÄT DÖÔÙI 14. Trang 14 Trong đó: 1 c T : lực hãm của xe con tác dụng lên phương ngang.Lấy theo cataloge cầu trục Lct = 34 m  1 c T = 1,77 T = 17,7 kN.  1,1 0,85 17,7 (0,135 0,86 1 0,472 0,458) 48,41T kN         2.5. Tác dụng của tải trọng gió lên khung Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm: gió thổi lên tường dọc truyền vào cột dưới dạng tải trọng phân bố đều ở cả phía đón gió và phia khuất gió, gioa thổi lên mái ( tính từ cánh dưới dàn vì kèo đến điểm cao nhất của mái) được chuyển về dạng lực tập trung đặt ở cao trình cánh dưới vì kèo ( xà ngang sơ đồ tính toán của khung). 2.5.1. Gió tĩnh tác dụng lên cột: – Gió đẩy: qđ = W0kcđB – Gió hút: qh = W0kce3B Trong đó: + W0: giá trị áp lực gió tiêu chuẩn. Vùng gió II, tra bảng TCVN 2737-1995. W0 = 95 daN/m2. + B: bước cột nhà. + : hệ số vượt tải lấy bằng 1,2. + cđ: hệ số khi động phía đón gió lấy bằng 0,8. + ce3: hệ số khí động phía hút gió. Tra TCVN 2737-1995 bằng phương pháp nội suy,phụ thuộc chiều cao nhà và chiều dài nhà. + k: hệ số phụ thuộc độ cao tại điểm xét tính, dạng địa hình. Tra bảng 5. TCVN 2737-1995. – Tại độ cao ≤ 10 m hệ số k có giá trị k đổi, tại độ cao > 10 m điều chỉnh hệ số k > 1. – Dạng địa hình B:  Tại độ cao ≤ 10 m: k =1  Tại độ cao 14,45 m: k = 1,0712 = kđc – Xét tỉ số: 1 16,65 0,4625 36 h L   < 0,5 6 20 3,33333 36 B L     > 2 15. Trang 15  ce3 = -0,5 Trong đó : + h1: chiều cao nhà tính từ MĐTN đến đỉnh biên vì kèo. + B : tổng chiều dài nhà. Tại vị trí ≤ 10 m : tải phân bố đều. – Gió đẩy: qđ = 1,2×0,95x1x0,8×6 = 5,472 kN/m. – Gió hút: qh = 1,2×0,95x1x(-0,5)x6 = – 3,42 kN/m. Tại vị trí > 10 m : tải hình thang. – Gió đẩy: qd = 1,2×0,95×1,0712×0,8×6 = 5,86 kN/m. – Gió hút: qh = 1,2×0,95×1,0712x(-0,5)x6 = – 3,66 kN/m. 2.5.2. Tải trọng gió tác dụng lên dàn: tải tập trung. – Gió đẩy: W = W0ktb ei ic h B – Gió hút: W’= W0ktb ' ei ic h B Trong đó: + 2 dc dm tb k k k   hệ số thay đổi áp lực gió trung bình lấy của đỉnh cột và đỉnh mái. + cei: tra bảng 6 TCVN 2737-1995 phụ thuộc độ dốc mái  và tỉ số h1/L gồm ce1 lấy dấu dương khi chiều gió tác dụng vào khung,lấy dấu âm khi chiều gió tác dụng hướng ra ngoài khung và ce2 mang dấu âm. Ta có: i=1/10   = 5042’38’’ < 600 1 16,65 0,4625 36 h L   Bằng phương pháp nội suy  ce1 = -0,4979; ce2 = – 0,4. Hệ số kđm tại đỉnh mái, tại độ cao 18,45 m, nội suy  kđm = 1,1145 1,0728 1,1145 1,09285 2 tbk    – Gió đẩy: Wh = 1,2×0,95×1,09285x6x(0,8×2,2 – 0,4979×1,8) = 6,46 kN – Gió hút: Wđ = 1,2×0,95×1,09285x6x( -0,4×1,8 – 0,5×2,2) = -13,60 kN 16. Trang 16 o Ghi các tải lên khung: 3. TÍNH NỘI LỰC KHUNG 3.1. Các giả thiết tính khung tĩnh: Khi tính khung có tải trọng không tác dụng trực tiếp lên rường ngang, biến dạng đàn hồi của rường ngang ảnh hưởng rất ít tới lực tính toán, diều này cho phép xem rường ngang tuyệt đối cứng ( Id = ). Tính khung nhằm mục đích xác định các nội lực: momen uốn, lực dọc, lực cắt trong các tiết diện khung.Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như dàn, cột khá phức tạp, nên trong thực tế đã tahy sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hóa, với các giả thiết sau: – Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới của dàn. – Khi tính khung với tải trọng không phải là tải trọng đứng tác dụng lên dàn thì xem dàn là cứng vô cùng. *Sơ đồ tính: 36000 A B 22001800 15000 MÑTN – 0.450 k = 1 445010000 qd= 5,472kN/m qd= 5,86kN/m W= 6,46kN/m W= 13.60kN/m ce3 = -0,5 qh=3,42kN/m qh' = 3,66kN/m ce1 = -0,51624 ce2 = -0,4 Dmax Mmax MA MA' Dmin Mmin MA MA' cd = +0,8 kdm = 1,1 kdc = 1,0712 550  1000 17. Trang 17 – Giả thiết các độ cứng cột dầm, dàn: 1 2 7 10 I I   chọn 1 2 8 I I  2 25 40dI I   chọn 2 32dI I  – Với I1 = 1  I2 = 1 8  Id = 32 4 8  3.2. Xác định nội lực khung: Khung được giải lần lượt với mỗi loại tải trọng riêng lẽ. – Tổ hợp nội lực – Tổ hợp cơ bản được phân thành tổ hợp cơ bản I và tổ hợp cơ bản II. “TCVN 2737 – 1995 : Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế” quy định hai tổ hợp cơ bản sau: – Tổ hợp cơ bản I gồm: Nội lực do tĩnh tải và nội lực của một loại hoạt tải. -Tổ hợp cơ bản II gồm: Nội lực do tĩnh tải và nội lực của hoạt tải, các hoạt tải này được nhân với hệ số tổ hợp là 0,9 (Hệ số xét đến khả năng sử dụng không đồng thời cùng lúc các hoạt tải đó). * Các trường hợp tổ hợp: TỔ HỢP CƠ BẢN I COMB1 TT + HT COMB2 TT + DTRAI+TTR COMB3 TT + DPHAI+T.P COMB4 TT + GT COMB5 TT + GP t hd e L – 2e HdHt e L Id I1 I1 I2 I2 I= h 18. Trang 18 TỔ HỢP CƠ BẢN II COMB6 TT + 0,9 (HT + GT) COMB7 TT + 0,9 (HT + GP) COMB8 TT + 0,9 (DTRAI +TTR+ GT) COMB9 TT + 0,9 (DTRAI + TTR+GP) COMB10 TT + 0,9 (DPHAI+TPH + GT) COMB11 TT + 0,9 (DPHAI+TPH + GP) COMB12 TT + 0,9 (HT + DTRAI +TTR+ GT) COMB13 TT + 0,9 (HT + DTRAI +TTR+ GP) COMB14 TT + 0,9 (HT + DPHAI +TPH+ GT) COMB15 TT + 0,9 (HT + DPHAI +TPH+GP) COMB16 TT + 0,9(HT + DTRAI +TTR) COMB17 TT + 0,9 (HT + DPHAI+TPH) COMB18 TT + 0,9 (DTRAI + TTR) COMB19 TT + 0,9 (DPHAI + TPH) BAO (COMB1, COMB2,…,COMB19)  Các trường hợp chất tải: MA MA' MA' TÓNH TAÛI HOAÏT TAÛI = 317,25kN.m = 48,6kN.m = 48,41kNMA = 317,25kN.m q=35,25kN/m q=35,25kN/m Mmax Mmin Mmin Mmax Dmax Dmin Dmin Dmax CAÀU TRUÏC TRAÙI CAÀU TRUÏC PHAÛI =1293.16kN= 455.7kN = 341.78kN.m =455.7kN = 341.78kN.m= 969.87kN.m =1293,16kN = 969.87kN.m 19. Trang 19  Sử dụng phần mềm sap2000 để giải tìm nội lực khung. Bảng kết quả nội lực: STT TD TỔ HỢP CƠ BẢN 1 Mmin Ntu Qtu Mmax Ntu Qtu Nmax Mtu Qtu 1 I-I 39.18 -628.83 27.27 1155.19 -640.17 -127.57 -1922.89 161.23 -80.38 2 1+7 1+8 1+3+5 3 II-II -618.47 -1922.89 -80.38 78.65 -640.17 -94.40 -1922.89 -618.47 -80.38 4 1+3+5 1+8 1+3+5 5 III- III -307.61 -739.80 -69.00 34.15 -629.73 -80.38 -739.80 -307.61 -69.00 6 1+2 1+3+5 1+2 7 IV- IV -690.07 -640.17 -75.74 -485.94 -628.83 -55.68 -739.80 -673.28 -68.25 8 1+8 1+7 1+2 STT TD TỔ HỢP CƠ BẢN 2 Mmin Ntu Qtu Mmax Ntu Qtu Nmax Mtu Qtu 1 I-I -321.56 -1788.94 -0.46 1640.27 -1148.80 -192.22 -1893.92 776.56 -148.66 2 1+3+5+7 1+2+4+6+8 1+2+3+5+8 3 II-II -557.75 -1788.94 -48.23 -528.58 -1799.15 -109.96 -1893.92 -520.60 -118.80 4 1+3+5 1+3+5+8 1+2+3+5+8 5 III- III -309.70 -724.17 -37.99 27.06 -635.31 -109.96 -738.67 -136.53 -162.37 6 1+2+7 1+3+5+8 1+2+4+6+8 7 IV- IV -953.14 -738.67 -145.57 -581.78 -724.17 -64.86 -738.67 -145.57 14.80 8 1+2+4+6+8 1+2+7 1+2+4+6+8 T T T ÑAËT BEÂN COÄT TRAÙI T ÑAËT BEÂN COÄT PHAÛI = 48,41kN = 48,41kNT = 48,41kN T = 48,41kN W= 6,48kN/m qh=3,42kN/m qh' = 3,67kN/m W= 13,65kN/m qh=3,42kN/m qh' = 3,67kN/m W= 13,65kN/m qh=3,42kN/m qh' = 3,67kN/m W= 6,48kN/m qh=3,42kN/m qh' = 3,67kN/m GIOÙTRAÙI GIOÙPHAÛI 20. Trang 20 PHẦN III. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT 1. CÁC THÔNG SỐ TÍNH CỘT Cột trên: cột đặc tiết diện chữ I. Cột dưới hd = 1,5 > 1 m thiết kế cột rỗng  Các thông số dùng để tính cột: – Bề rộng cột trên: ht = 0,5 m. – Bề rộng cột dưới hd = 1,5 m. – Chiều cao phần cột trên: Ht = 5,3 m. – Chiều cao phần cột dưới: Hd = 9,7 m. – Cặp nội lực nguy hiểm nhất ở cột trên: M = -953,138 kN.m; N = -738,67 kN. – Cặp nội lưc nguy hiểm nhất ở cột dưới: M = 1640,275 kN.m; N = -1148,8 kN. Lực nén N trong bảng nội lực chưa kể đến trọng lượng bản thân cột, khi tính cột cần kể đến tải trọng này. c N g kf      Trong đó: + N: là lực nén lớn nhất đối với mỗi đoạn cột.  Cột trên: N = N2 + gct + Ht  Cột dưới: N = N1 + gct x Ht + gcd x Hd + : là trọng lượng riêng của thép 78,5 (kN/m3).Tra bảng TCVN 5575 – 2012. + f: cường độ tính toán của thép CCT34. Tra bảng TCVN 5575 – 2012  f = 21 kN/cm2. + : hệ số cấu tạo cột, lấy 1,4 ÷ 1,8. + k: hệ số kể đến ảnh hưởng momen làm tăng tiết diện cột.  k = 0,4 ÷ 0,5 đối với cột dưới.  k = 0,25 ÷ 0,3 đối với cột trên.  4 738,67 78,5 1,8 1,66 / 0,3 21 10 t cg kN m       4 1148,8 78,5 1,8 1,93 / 0,4 21 10 d cg kN m       21. Trang 21 – Tính lực nén: o Cột trên: 2 2 738,67 1,64 5,3 747,468ct tN N g H kN      o Cột dưới: 1 1 1148,8 1,66 5,3 1,93 9,7 1176,319ct t ct dN N g H g H kN         – Xác định chiều dài tính toán *Chiều dài ngoài mặt phẳng: – Cột trên: 2 5,3 0,7 4,6 .y t dctl H H m     – Cột dưới: 1 9,7 .y dl H m  *Chiều dài trong mặt phẳng: – Cột trên: 2 2x tl H  – Cột dưới: 1 1x dl H  ; 1 2 1 3      (nếu > 3 lấy bằng 3). Khung 1 nhịp liên kết cứng ở đầu trên. Khi mất ổn định cũng có khả năng mất ổn định đồng thời ổn định cả 2 cột. trường hợp này xét cả 1 đầu ngàm, 1 đầu ngàm trượt. + 1: tra bảng D3.TCVN 5575 – 2012 phụ thuộc  và  t d d t I H I H     ; 1 2 N N   ; 1 t d d t H I H I    – Tính 1 : 9,7 0,229 8 5,3     ; 1176,319 1,574 747,468    ; 1 5,3 8 1,232 9,7 1,574    Tra bảng D3. TCVN 5575 – 2012  1  2,127  2 2,127 1,726 3 1,232     (thỏa điều kiện).  2 2 1,726 5,3 9,148 914,8x tl H m cm      ; 1 1 2,127 9,7 20,63 2063x dl H m cm      22. Trang 22 1.1. Thiết kế cột trên (cột đặc tổ hợp hàn): – Xác định tiết diện cột: Để đảm bảo độ cứng của cột, chọn sơ bộ trước b,h:   1 1 1 1 5,3 0,53 0,442 10 12 10 12 t th h H m                    Chọn 0,5 50h m cm    1 1 1 1 5,3 0,265 0,177 20 30 20 30 f tb b H m                    Chọn 0,4 40fb b m cm     2 4 747,468 953,138 1,25 2,2 2,8 1,25 2,3 0,0267 21 10 0,95 0,5 747,468 yc c t N M A m f h N                       Chọn chiều dày bản cánh và bản bụng:   1 1 1 1 21 40 1,428 1,143 28 35 21 28 35 21 f f t b cm                    60 6ft mm cm   chọn 2,5 6ft cm cm   w 1 1 1 1 50 0,83 0,42 60 120 60 120 t h cm                   8 0,8wt mm cm   chọn w 1,8 0,8t cm cm  Y Y X X b=400 tw h hw bo =450 =500 =18 tf =25 tf =25 23. Trang 23 – Xác định các đặc trưng hình học: 2 2 w w2 2 2,5 40 1,8 45 281 267f f ycA t b t h cm A cm          23 3 w w 2 12 2 12 f f f x f f b t h t h I b t             23 3 440 2,5 47,5 1,8 45 2 40 2,5 126585,42 12 2 12 cm                  3 3 3 3 4w w 2,5 40 45 1,8 2 2 26688,54 12 12 12 12 f f y t b h t I cm         126585,2 21,22 281 x x I i cm A     2 2 914,8 43,11 21,22 x x x l i     26688,54 9,75 281 y y I i cm A    2 2 460 47,18 9,75 y y y l i     32 2 126585,42 W 5063,41 50 xI cm h      Tiết diện không giảm yếu không cần kiểm tra theo điều kiện cường độ. 1.1.1. Kiểm tra ổn định x – x: c e N f A      Trong đó: + e : tra bảng D.10 phụ lục D. TCVN 5575-2012 phụ thuộc  : độ mãnh quy ước và me độ lệch tâm tương đối. x f E   và me = m; m = Wc eA ; e = M N + Wc : momen chống uốn thớ chịu nén lớn nhất. Lấy bằng Wx ;  là hệ số ảnh hưởng tiết diện, tra bảng D.9 phụ lục D. TCVN 5575-2012. 4 21 43,11 1,36 2,1 10 x f E      953,138 1,275 747,468 M e m N     1,275 100 281 7,08 5063,41 m     24. Trang 24 Ta có: 2,5 40 1,23 1 1,8 45 f w A A      và 5 < m = 7,08 < 20  1,4 0,02 1,4 0,02 1,36 1,3728        1,3728 7,08 9,72em m    Tra bảng D.10 nội suy  e = 0,14 – Kiêm tra ổn định: 747,468 21 0,95 0,14 281      2 2 19 / 19,95 /kN cm kN cm  Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định. 1.1.2. Kiểm tra ổn định y – y: c y N f C A      Trong đó: + y: tra bảng D.8 phụ lục D (TCVN 5575- 2012) phụ thuộc độ mãnh y. C là hệ số ảnh hưởng của Mx đến ổn định theo phương y, tra bảng phụ thuộc mx ( mục 7.4.2.5 TCVN). W x x x M A m N  là độ lệch tâm tương đối. + Mx: là M ở 1/3 giữa chiều cao cột nhưng không nhỏ hơn ½ Mmax cả đoạn cột. Ta có: y = 47,18 ta bảng D.8 nội suy  y = 0,876 Nội lực tại chân cột trên M = -136,531 kN.m nên tại 1/3 giữa chiều cao cột có momen : Mx = 680,94 kN.m> ½ Mmax = 476,569 kN.m  680,94 100 281 5,06 747,468 5063,41 xm     > 5  5 10(2 0,2 ) (0,2 1)x xC C m C m    Trong đó: + C5: tinh theo công thức khi mx = 5 25. Trang 25 5 1 x C C m      Với ,  tra bảng 16 (TCVN-5575).  phụ thuộc y và c. 0,65 0,05 0,65 0,05 5,06 0,903xm       y = 47,18 < 4 2,1 10 3,14 3,14 99,3 21 c E f        = 1  5 1 0,18 1 1 0,903 5,07x C C m          + C10: tính theo công thức khi mx = 10 10 1 1 /x y b C C m      Với b là hệ số lấy theo 7.2.2.1 như trong dầm có cánh chịu nén với từ 2 điểm cố kết trở lên; đối với tiết diện kín b = 1.  10 1 1 0,184 1 / 1 5,06 (0,876 /1)x y b C C m          Vậy 0,18 (2 0,2 5,07) 0,184 (0,2 5,07 1) 0,18C          – Kiểm tra ổn định: 747,468 21 0,95 0,18 0,876 281       2 2 16,87 / 19,95 /kN cm kN cm  Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định. 1.1.3. Kiểm tra ổn định cục bộ:  Bản cánh: 0 0 f f b b t t          Bản bụng: w w w w h h t t        ; 1 4 21 47,18 1,492 2,1 10 y f E      Trong đó: 0 f b t        tra bảng 35; w w h t       tra bảng 33. TCVN 5575-2012. 26. Trang 26  4 0 019,1 2,1 10 7,64 (0,36 0,1 ) (0,36 0,1 1,36) 15,68 2,5 21f f b b E t t f                   4 2 2w w 1 w w 45 2,1 10 25 (1,3 0,15 ) (1,3 0,15 1,492 ) 51.67 1,8 21 h h E t t f                 Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ. 1.2. Thiết kế cột dưới (cột rỗng thanh giằng). – Cặp nội lực nguy hiểm nhất ở tiết diện I–I: max 1640,275 . 1148,8tu M kN m N kN     ; min 618,47 . 1922,89tu M kN m N kN      ; max 192,225Q kN 1.2.1. Chọn tiết diện nhánh cột: – Giả thiết: C = h = 150 cm. – Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh cấu trục (nhánh 1) là hf1 hf1 = 0,55C = 0,55 150 82,5 cm  – Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh cầu trục (nhánh mái 2) là hf2: hf2 = 1 150 82,5 67,5fC h cm    – Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục, tính theo giá trị Mmax âm và Ntu: 2 1 1 1 67,5 618,47 100 1922,89 1277,61 150 150 f nh h M N N kN C C        – Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục, tính theo giá trị Mdương âm và Ntu: 1 2 2 2 82,5 1640,275 100 1148,8 1725,36 150 150 f nh h M N N kN C C        – Giả thiết  = 0,7 ÷ 0,9. 1 21 1277,61 71,16 0,9 21 0,95 nh nh yc c N A cm f       2 22 1725,36 96,09 0,9 21 0,95 nh nh yc c N A cm f       – Chọn chiều cao cột: 1 1 1 1 9,7 (0,485 0,323) 20 30 20 30 db H m                    Chọn b = 0,5 = 50 cm. 27. Trang 27 Chọn tiết diện nhánh 1: gồm tổ hợp của 2 bản thép tiết diện (18 x 450) mm và 1 bản thép tiết diện (25 x 250) mm. o h1 = b = 50 cm. o tw = 1,8 cm. o tf = 2,5 cm. – Xác định các đặc trưng hình học nhánh 1:   2 1 2 2,5 25 45 1,8 206nhA cm      – Momen quán tính của nhánh đối với trục x: 3 3 2 1 2,5 25 45 1,8 2 6532,29 12 12 xI cm       – Momen quan tính đối với trục y:   3 3 2 4 1 25 2,5 1,8 45 2 23,75 25 2,5 84241,67 12 12 yI cm             – Bán kính quán tính của tiết diện: 1 6532,29 5,63 206 xi cm   1 1 1 145,21 25,79 5,63 nh x x l i     1 1 1 1 84241,67 970 20,22 47,97 206 20,22 y y y y l i cm i        Chọn tiết diện nhánh mái 2: 250 25 18 450 500 25 X1 X1 YY 28. Trang 28 Nhánh mái 2 dùng 2 tiết diện tổ hợp từ 1 thép bản (450 x 2,5) mm và 2 thép góc đều cạnh L200x16 có A = 2At = 2 x 61,8 = 123,6 cm2, Ix = Iy = 2340 cm4 , Cx = Cy = 5,52 cm. 2 2 45 2,5 2 61,8 236,1nhA cm      Khoảng cách từ mép trái tiết diện (mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh mái: 0 45 2,5 1,25 2 61,8 (2,5 5,52) 4,79 236,1 i i i A z z cm A             Xác định các đặc trưng hình học nhánh 2: – Momen quán tính đối với trục x: 3 2 4 2 45 2,5 45 2,5 (4,79 1,25) 2 2340 29,3 (2,5 5,52 4,79) 4262,29 12 xI cm               – Momen quán tính đối với trục y: 3 2 4 2 2,5 45 2,5 2340 61,8 (25 5,52) 83462,55 12 yI cm           – Bán kính quán tính của tiết diện : 1 2 2 2 4262,29 145,21 4,25 30,31 236,1 4,79 nh x x x l i cm i        2 2 2 2 83462,55 970 18,8 51,6 236,1 18,8 y y y y l i cm i        – Tính khoảng cách giữa 2 trục nhánh 1 và nhánh 2: 450 48,6 X2 X2 Y Y L200 x 16 29. Trang 29 0 150 4,79 145,21C h z cm     – Khoảng cách từ trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 1: 2 1 236,1 145,21 77,49 206 236,1 nhA y C cm A      – Khoảng cách từ trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 2: 2 1 145,21 77,49 67,72y C y cm     1500 46,8 145,21 677,1 776,1 1453,2 YY x N1 N2 M2 M1 L60 x 5 L100 x 8 L200 X 16 25 X 450 25 X 250 1,8 X 450 Nnh1Nnh2 30. Trang 30 Đặc trưng hình học tiết diện cột dưới: 2 2 2 4 6532,29 4262,29 67,72 236,1 77,49 206 2330517,023x xi i nhiI I y A cm          2330517,023 72,6 206 236,1 xi cm    Xác định hệ thanh bụng: – Góc hợp bởi thanh giằng xiên với phương ngang: 0 45   a = 145,21 cm. 2 2 2 2 145,21 145,21 205,36S a c     0145,21 ta 1 45 sin 0,707 145,21 c g a           – Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt Q = 192,225 kN 192,225 135,94 2sin 2 0,707 tx Q N      – Chọn sơ bộ thanh giằng xiên là một thép góc đều cạnh: 2 100 8 min 15,5 3,06 tx tx A cm L i cm      – Kiểm tra thanh bụng xiên:  max min 205,36 67,11 150 3,06tx S i       Tra bảng D.8 phụ lục D (TCVN 5575-2012) min 0,786  , đối với cột rỗng thanh giằng hệ số điều kiện làm việc 0,75c  : min tx tx c tx N f A      2 2135,94 21 0,75 11,23 / 15,75 / 0,786 15,4 kN cm kN cm      – Kiểm tra độ mãnh toàn cột theo trục ảo x – x: 1 2063 28,42 72,6 x x x l i     31. Trang 31 3 3 1 2 2 205,35 10 10 28,28 145,21 145,21 S C a       0 1 206 236,1 28,42 28,28 29,26 15,1 x tx A A            Tra bảng D.8 phụ lục D (TCVN 5575-2012) 0  0,9398 – Xác định lực cắt qui ước: 4 6 6 0 2,1 10 1922,89 7,15 10 2330 7,15 10 2330 19,46 21 0,9398 f E N N kN f                       Thanh bụng ngang tính theo lực cắt qui ước Nf = 19,46 kN .Vì Nf rất nhỏ nên ta chọn thanh bụng ngang theo độ mãnh giới hạn   150  . Dùng thanh thép góc đều cạnh L60x5 (tra bảng thép hình) có imin =1,82 cm.   min 145,21 79,79 150 1,82 l i       (thỏa điều kiện) 1.2.2. Kiểm tra lại tiết diện cột đã chọn: – Trục thực kiểm tra từng nhánh: o Nhánh 1: Nội lực tính toán: 1 67,72 618,47 100 1922,89 1322,67 145,21 145,21 nhN kN      – Ta có: 1 47,97;y  1 125,79x y   max 49,97  tra bảng D.8 phụ lục D 5575-2012 min 0,873  – Kiểm tra bền: min 1 tx x nh N f A      2 21322,67 21 0,95 7,35 / 19,95 / 0,873 206 kN cm kN cm      o Nhánh 2: Nội lực tính toán: 2 77,62 1640,275 100 1148,8 1743,66 145,21 145,21 nhN kN      – Ta có: 2 51,6;y  2 230,31x y   32. Trang 32 max 51,6  tra bảng D.8 phụ lục D 5575-2012 min 0,858  – Kiểm tra bền: 2 min 2 nh c nh N f A      2 21743,66 21 0,95 8,63 / 19,95 / 0,855 236,1 kN cm kN cm      – Kiểm tra theo trục ảo x – x: + Độ mãnh qui ước: 0 0 f E   + Độ lệch tâm tương đối m (bảng 41 TCVN 5575 – 2012): – Với cặp nội lực 1: 618,57 100 422,1 77,49 0,451 1922,89 2330517,023x M Aa m N I       Ta có : 0 = 29,26 0 4 21 29,26 0,925 2,1 10 td f E       tra bảng D.11 phụ lục D (TCVN 5575-2012) nội suy   = 0,668 – Kiểm tra: 1nh tx c td N f A      2 21922,89 21 0,75 6,5 / 19,95 / 0,668 442,1 kN cm kN cm      – Với cặp nội lực 2: 1640,275 100 442,1 67,72 1,83 1148,8 2330517,023x M Aa m N I       Ta có : 0 = 29,26 0 4 21 29,26 0,925 2,1 10 td f E       tra bảng D.11 phụ lục D (TCVN 5575-2012) nội suy   = 0,345 – Kiểm tra: 2nh c td N f A      2 21148,8 21 0,75 7,88 / 19,95 / 0,345 422,1 kN cm kN cm      1.3. Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực : Ntx = 135,94 kN. 33. Trang 33 Thép cơ bản CCT34 tra bảng 5 (TCVN 5575-2012)  fu = 34 kN/cm2  fws =0,45fu = 0,45 x 34 =15,3 kN/cm2. Que hàn N42 tra bảng 8 (TCVN 5575-2012)  fwf = 18 kN/cm2. Hàn thủ công tra bảng 37 (TCVN 5575-2012)  s = 1; f = 0,7. – Xác định:         2 w wfmin min ; min 1 15,3;0,7 18 min 15,3;12,6 12,6 /fw s s ff f kN cm        Thanh xiên là thép góc L100x8 giả thiết chiều cao đường hàn sóng hf1 = 8 mm; đường hàn mép hf2 = 6 mm. – Chiều dài cần thiết 2 đường hàn (thép góc đều cạnh k = 0,7). o Hàn sóng :  w1 w1 min 0,7 0,7 135,94 12,59 0,8 12,6 0,75 tx f cf N L cm h         o Hàn sóng :  w2 w2 min 0,3 0,3 135,94 7,19 0,6 12,6 0,75 tx f cf N L cm h         – Đường hàn thanh bụng ngang L60x5 vào nhánh cột tính đủ khả năng chịu lực cắt Q = 18 kN,rất nhỏ. Vì vậy chọn theo cấu tạo chiều dài mỗi đường hàn ≥ 5 cm. 2. THIẾT KẾ CHI TIẾT CỘT 2.1. Nối cột trên với cột dưới: Mối nối hai phần cột được tiến hành tại hiện trường vị trí nối ở cùng cao trình với vai cột. Cánh ngoài cột trên được nối với cánh ngoài cột dưới bằng đường hàn đối đầu. (hoặc đường hàn thông qua bản ốp). Cánh trong cột trên được hàn vào bản thép (K) bằng đường hàn đối đầu (hoặc hàn góc), bản K là bản được xẻ rãnh lồng vào bụng dầm vai bằng 4 đường hàn góc. Bụng cột trên liên kết với dầm vai thông qua sườn lót và các đường hàn góc. – Mối nối ở 2 phần cột: cặp nội lực tính toán ở tiết diện III – III: max 34,15 . 629,73tu M kN m N kN     ; min 309,7 . 724,17tu M kN m N kN      o Khoảng cách trục 2 bản cánh của cột trên: 50 2,5 47,5fk t fh h t cm     o Nội lực lớn nhất cánh ngoài cột trên: 34. Trang 34 max 629,73 34,15 100 386,76 2 2 47,5 t ng fk N M S kN h       o Nội lực lớn nhất cánh trong cột trên: min 724,17 309,7 100 1014,085 2 2 47,5 t tr fk N M S kN h       o Nối cánh ngoài bằng đường hàn đối đầu thẳng góc: w w w ng c c S f tl    (*) Trong đó: + t: chiều dày đường hàn, bằng chiều dày nhỏ nhất thép cơ bản (tức là chiều dày nhỏ nhất của bản cánh cột trên hoặc cột dưới): tk = t = min (t1; t2) = min (2,5; 2,5) =2,5 cm. + lw = bf – 2t: chiều dài đường hàn đối đầu, bằng chiều rộng (bf) nhỏ của cột trên hoặc dưới  lw = 40 – 2 x 2,5 = 35 cm. + fwc : cường độ tính toán của đường hàn đối đầu chịu nén. fwc = 21 kN/cm2. (*)  2 2386,76 21 0,95 4,42 / 19,95 / 2,5 35 kN cm kN cm     o Nối cánh ngoài bằng đường hàn đối đầu thẳng góc: ( bản (K) có kích thước bằng với tiết diện cánh trong cột trên. w w w tr c c S f tl    2 21014,085 21 0,95 11,59 / 19,95 / 2,5 35 kN cm kN cm      2.2. Tính toán dầm vai: – Chiều dày bản bụng dầm vai (tdv) bị ép mặt do Dmax + Gdcc truyền xuống sườn gối dầm cầu chạy:   max 2 dcc dv s bd c c D G t b t f        Trong đó: + bs: bề rộng sườn gối dầm cầu trục, bs = (20÷30) cm.chọn bs = 20 cm. + tbd: chiều dày bản đậy trên mút nhánh cầu trục của cột, tbđ = (20÷30) mm, 35. Trang 35 chọn tbđ = 2 cm.chiều rộng quy đổi để truyền lực ép mặt (bs + 2 + tbđ). + fc: cường độ tính toán về ép mặt của thép (bảng 4 TCVN – 5575); 2 / 34 /1,05 32,38 /c u Mf f kN cm   + fwf: cường độ kéo đứt tra bảng TCVN 5575. fwf = 18 kN/cm2   max 2 dcc dv s bd c c D G t b t f          1293,16 1,75 20 2 2 32,38 0,95 cm       Chọn tdv = 2 cm Bụng nhánh cầu trục cả 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 dầm vai phải chứa đủ 4 đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với nhánh cầu trục. Giả thiết chiều cao đường hàn hf. Tính chiều dài đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bản bụng nhánh cầu chạy cột dưới chịu lực:   1 w w min 1 4 c f S l f h    Trong đó: 1 max dccS D G B   B: phản lực gối tựa dầm vai chịu uốn bởi Str (B = VB). Ta có: ht = 1/3 hd 1014,085 0,5 338,03 1,5 tr t B d S h B V kN h        1500 500 Str = 1014,085 kN A B Mdv-max 36. Trang 36     max 1014,085 50 150 50 33802,83 . 150 tr t d t dv d S h h h M kN cm h          o Giả thiết chiều cao của đường hàn góc min min 7 7 1,2 24 f f h mm h mm t mm       Với tmin = min( tdv; tk) = min(2 ; 2,5) = 2 – Chiều dài đường hàn cần thiết :   max w1 w min 1293,16 338,03 1 1 49,68 (1) 4 4 12,6 0,95 0,7 dcc c f D G B l cm f h             Chiều dài 1 đường hàn cần thiết liên kết bản (K) vào bụng dầm vai để 4 đường hàn góc này đủ truyền lực Str :  w2 w min 1014,085 1 1 31,26 (2) 4 4 12,6 0,95 7 tr c f S l cm f h          Theo yêu cầu cấu tạo : hdv ≥ 0,5 x hd = 0,5 x 150 = 750 cm (3) Từ (1),(2),(3)  hdv = 75 cm. – Chọn chiều dày bản cánh dầm vai : tcv = ( 10÷20 ) = 10 mm = 1 cm. – Chiều cao bản bụng dầm vai : hbdv = hdv – tbđ – tcv = 75 – 2 -1 = 72 cm Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai. Dầm vai có tiết diện dạng chữ I không đối xứng, cánh dưới dầm vai thường là một bản thép nằm ngang nối bản bụng của hia nhánh cột 10 18 720 750 20 X1 X1 YY 400 500 37. Trang 37 dưới Cánh trên của dầm vai thường là 2 bản thép (bản đậy mút nhánh cầu chạy và bản sườn lót), kích thước 2 bản thép này thường khác nhau, nên tiết diện ngang của dầm vai về 2 phía của lực Str (2 phía của Mdv-max) cũng khác nhau. Để kiểm tra về uốn của dầm vai đủ chịu Mdv-max , cần tính được momen chống uốn của cả 2 tiết diện này và phải tìm vị trí của trục trọng tâm x-x. Khi điều kiện uốn thỏa mãn, cần tính liên kết giữa cánh và bụng dầm tiết diện chữ I không đối xứng này. Bài toán sẽ khá phức tạp. Có thể tính đơn giản, thiên về an toàn theo quan niệm chỉ có riêng bản bụng dầm vai chịu uốn. Tính momen chống uốn của bản bụng : 2 2 32 72 W 1728 6 6 dv bdvt h cm      – Kiểm tra điều kiện chịu uốn của tiết diện chữ nhật max W dv c M f    2 233802,83 21 0,95 19,56 / 19,95 / 1728 kN cm kN cm     Các đường hàn ngang liên kết bản cánh trên, cánh dưới với bản bụng của dầm đều lấy theo cấu tạo. 38. Trang 38 2.3. Chân cột – liên kết cột với móng : Chân cột được cấu tạo phải đảm bảo nhiệm vụ truyền tải trọng từ cột xuống móng, phù hợp với sơ đồ tính là ngàm hoặc khớp và thuận tiện cho thi công lắp dựng. Cột nén lệch tâm dùng 2 loại chân cột : chân cột đặc hoặc chân cột bản đế. Chân cột thông dụng gồm các bộ phận : bản đế, dầm đế và các sườn đế. Chân cột đặc dùng bản đế liền, thường được mở rộng theo phương mặt phẳng tác dụng momen. Tùy theo tiết diện cột mà chân cột có thể 1 hoặc 2 dầm đế. Các dầm đế và các sườn phân phối đều tải trọng từ thân cột ra bản đế, đồng thời làm gối tựa cho bản đế chịu uốn bởi lực truyền từ móng lên và làm tăng độ cứng cho bản đế cũng như cho toàn chân cột. 2.3.1. Tính toán chân cột rỗng : Với cột rỗng có khoảng cách 2 nhánh lớn, thường làm bản đế riêng cho từng nhánh. Tính toán như chân cột chịu nén đúng tâm với lực nén lớn nhất trong mỗi nhánh. t = 10 t = 10 t = 10 750 2070010720 1250 250 500 1500 400 1020 500 450 CHI TIEÁT VAI COÄT: TL 1/20 t=10 2525 39. Trang 39 – Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục, tính theo giá trị max 618,47 .M kN m   và Ntu= 1922,89 kN : 2 1 1 1 67,72 618,47 100 1922,89 1322,67 145,21 145,21 nh y M N N kN C C        – Lực nén lớn nhất trong nhánh mái, tính theo giá trị max 1640,275 .M kN m  và Ntu = 1148,8 kN : 1 2 2 2 77,49 1640,275 100 1148,8 1742,63 145,21 145,21 nh y M N N kN C C        Xác định kích thước bản đế : bd cb b N A m R   + Rb : cường độ chịu nén của bê tông móng. Rb = 1,15 kN/cm2. + mcb : hệ số tăng Rb khi chịu nén cục bộ. 3 ; ;m cb m bd bf A m A A A  lần lượt là diện tích mặt móng và diện tích bản đế, giả thiết ban đầu mcb = 1,2. Diện tích nhánh cầu trục : 21 1 1322,67 958,46 1,2 1,15 nh bd cb b N A cm m R      Diện tích nhánh mái : 22 2 1742,63 1262,77 1,2 1,15 nh bd cb b N A cm m R      Bề rộng bản đế (cạnh vuông góc với mặt phẳng uốn) thường được cấu tạo các kích thước của tiết diện cột, được tính bằng công thức : dd 12 2 50 2 1,4 2 8,6 70fB b t C cm         Trong đó : + Chiều rộng cột dưới bf = 50 cm. + Chiều dày dầm đế : tdđ = (10 ÷ 14) mm = 14 mm. + Phần nhô console bản đế thò quá khỏi dầm đế : C1 = ≤ 100 mm Chọn C1 = 8,6 mm. + Chiều dài bản đế mỗi nhánh : 1 1 958,46 13,69 70 bd nh A L cm B     chọn Lnh1 = 30 cm 2 2 1262,77 18,03 70 bd nh A L cm B     chọn Lnh2 = 55 cm 40. Trang 40 – Ứng suất thực tế ngay dưới mỗi nhánh : 21 1 1322,67 0,629 / 70 30 nhN kN cm B L       22 2 1742,63 0,453 / 70 55 nhN kN cm B L       – Cấu tạo bản đế tính momen cho từng ô bản : Theo kích thước ô bản và loại ô bản, tính momen uốn lớn nhất cho nhánh mái và nhánh cầu trục: + Ở nhánh mái, momen lớn nhất là ô thuộc bản kê 4 cạnh: 21,2 0,825 25,7 b a   Tra bảng 3.6 (thiết kế KCT nhà công nghiệp)   = 0,048 2 2 2 0,048 0,453 25,7 14,36 .M l kN cm     (1) + Ở nhánh cầu trục, momen lớn nhất là ô thuộc bản kê 3 cạnh: 15 0,584 25,7 b a   Tra bảng 3.7 (thiết kế KCT nhà công nghiệp)   = 0,0718 2 2 1 0,0718 0,629 25,7 29,5 .M l kN cm     (2) Từ (1) và (2)  Mmax = 29,5 kN.cm  max6 6 29,5 2,979 21 0,95 bd c M t cm f       1010 1500 300 2525025 10024020240100 115120 550 9011590 700 14250 10024020100 8686 240 25014 1275 41. Trang 41 Vậy chọn chiều dày bản đế cho cả 2 nhánh tbđ = 3 cm. 2.3.2. Tính dầm đế – Tải phân bố đều truyền lên nhánh mái : qdđ = max 25 0,629 8,6 1,4 14,78 / 2 sB kN cm            Trong đó: + max : trị số ứng suất lớn nhất dưới bản đế ngay tại sườn. + Bs: bề rộng truyền tải vào sườn, dầm đang xét. – Phản lực truyền lên dầm đế: Vdđ= dd dd 14,78 55 812,9q l kN   Chọn trước chiều dày dầm đế tdd = 1,4 cm. Phản lực này truyền vào chân cột thông qua đường hàn góc liên kết dầm đế với sống thép góc. Nếu ta chọn chiều cao đường hàn sóng và đường hàn mép hf = 10 mm. – Chiều dài đường hàn cần thiết được xác định như sau:      dd min 20 2,29 812,9 57,13 1 12,6 20 g g hs gf fw b a V L cm bh            dd min 2,29 812,9 7,39 1 12,6 20 g hm gf fw a V L cm bh        Trong đó: + bg : chiều rộng cánh thép góc nhánh. + ag = 4,79 – 2,5 = 2,19: khoảng cách từ trục trọng tâm nhánh mái đến đường hàn sóng thép góc.  chọn chiều cao hdđ = 60 cm. – Chọn tiết diện dầm đế: 600 x 550 x 14 mm. Vì dầm đế có tiết diện rất lớn mà nhịp cosole dầm đế lại bé nên không cần kiểm tra về uốn và cắt. – Kiểm tra chiều cao đường hàn hf = 1 cm  min min min 1,2 1,68 , min 1,4;2 1,4 1 0,7 f f t cm t cm h cm h cm         2.3.3. Tính sườn ngăn sườn gia cố: Sườn ngăn nhánh mái: 42. Trang 42 – Sườn ngăn A của nhánh ngoài chịu tải trọng: 0,453 25 11,325 /Aq kN cm   + Momen: 2 2 11,325 33,5 6354,74 . 2 2 A A A q l M kN cm      + Lực cắt: 11,325 33,5 379,39A A AV q l kN     Chọn trước chiều dày sườn: tA = 2 cm. – Chiều cao cần thiết do điều kiện chịu uốn và do điều kiện chịu cắt: 6 6 6354,74 30,9 2 21 0,95 A