Thuyet Minh Do An

5/11/2018 Thuyet Minh Do An - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/thuyet-minh-do-an 1/73

Trêng ®¹i häc vinh - khoa x©y dùng ®å ¸nkÕt cÊu thÐp

NhiÖm vô ®å ¸n häc phÇnThiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp khung nhµ c«ng nghiÖp mét

tÇng, mét nhÞp

TT Họ và tên Nhóm Lớp Mã Đề Ghi chú

1 Nguyễn Văn Dũng

1

48K1XD

1111

NT

2 Trần Văn Kỷ 48K1XD

3 Nguyễn Văn Hân 48K1XD

4 Trần Văn Hạnh 48K1XD

Ngµy nhËn nhiÖm vô: 16/11/2010Ngµy hoµn thµnh: 15/01/2011

Gi¸o viªn ra

®Ò:

Hå ViÕt Ch¬ng

Néi dung:

ThiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp khung nhµ c«ng nghiÖp 1 tÇng, 1 nhÞp

theo sè liÖu nh sau:

I/ Gi¶ ThiÕt

1. KÝch thíc nhµ:

NhÞp nhµ: L(m); Bíc cét: B(m); ChiÒu dµi nhµ: D(m); Caotr×nh ®Ønh ray cÇu trôc: H1 (m).

2. VËt liÖu:

KÕt cÊu khung: thÐp CT34; cêng ®é f=2100daN/cm2; que

hµn N42 hoÆc t¬ng ®¬ng.

KÕt cÊu bao che: m¸i t«n; têng x©y g¹ch; mãng BTCT cÊp

®é bÒn B15.

3. Liªn kÕt: hµn vµ bu l«ng

Gvhd: ths. Hå viÕt ch¬ng nhãm svth:nhãm 1 - líp 48k1xd

1




4. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ: theo çc tiªu chuÈn hiÖn hµnh cña

VN:

- TCVN 2737:1995 –T¶i träng vµ t¸c ®éng

- TCVN 338:2005 – ThiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp


2




II/ B¶ng sè liÖu:

1 2 3 4

1NhÞp nhµ:

L (m) 18 24 27 30

2ChiÒu dµi nhµ: D

(m)15B 16B 17B 18B

3Cao tr×nh ray:

H1 (m)7,5 8,5 9.5 10,5

4 Søc trôc: Q (T) 10 16 20 25

Bíc cét B =6 (m); ¸p lùc giã tiªu chuÈn W0: theo TCVN lÊy t¹iNghÖ An; ChiÒu cao dÇm cÇu ch¹y: hdcc= Tù chän, ®é dèc m¸I i

= 10%

III/ NhiÖm vô thiÕt kÕ

1. Bè trÝ mÆt b»ng, mÆt c¾t ngang khung nhµ vµ hÖ gi»ng.

2. ThiÕt kÕ cét khung vµ xµ ngang

3. TÝnh to¸n cÊu t¹o chi tiÕt vµ liªn kÕt kÕt cÊu thÐp çc bé phËn khung ngang

IV/ H×nh thøc thÓ hiÖn ®å ¸n

1. ThuyÕt minh:

ViÕt ®¸nh m¸y, râ rµng kÌm theo h×nh vÏ trªn giÊy A4,

®ãng tËp.

PhÇn ®Çu ®å ¸n kÌm theo nhiÖm vô ®îc giao vµ b¶n nhËnxÐt cña GVHD, kÕ ho¹ch nhãm, kÕ ho¹ch ç nh©n, çc biªn b¶n

sinh ho¹t nhãm, néi quy nhãm…

2. B¶n vÏ: Bè trÝ çc h×nh vÏ trªn b¶n vÏ A1 ®óng çc yªu cÇu

cña b¶n vÏ kü thuËt


3




Qui tr×nh híng dÉn®å ¸n thiÕt kÕ khung thÐp nhµ c«ng nghiÖp mét tÇng,

mét nhÞp

I. Néi Dung híng dÉn.1- TÝnh to¸n khung

2- ThiÕt kÕ Cét.

3- ThiÕt kÕ Xµ ngang

4- ThiÕt kÕt çc chi tiÕt

II. Yªu cÇu.

- Çc nhãm Sinh viªn ph¶i tham gia ®Çy ®ñ çc buæi híngdÉn.

- Sè buæi híng dÉn: 4 buæi, gåm 2 buæi híng dÉn thuyÕt

minh + 2 buæi híng dÉn b¶n vÏ.

- KÕt thóc híng dÉn gi¸o viªn híng dÉn ®¸nh gi¸ chung, cho

®iÓm nhãm vµ nhËn xÐt vÒ ç nh©n SV trong qu¸ tr×nh thùc

hiÖn §å ¸n theo çc tiªu chÝ.

III. B¶ng ®¸nh gi¸.

LÇn

th«

ng

qua

Néi Dung§¸nh gi¸

nhãm

X¸c nhËn

GV

1

2

3

4


4




§¸nh gi¸ ç nh©n

TT Hä vµ tªn

NhËn xÐt X¸c

nhËnGVTB Kh¸ Giái

1 NguyÔn V¨n Dòng

2 TrÇn V¨n Kû

3 NguyÔn V¨n H©n

4 TrÇn V¨n H¹nh

Ngµy th¸ng n¨m

2011

G

V híng dÉn.

Hå ViÕt Ch-¬ng


5




PHẦN A: QUY TRÌNH THỰC HIỆN NHÓM

I. DANH SÁCH NHÓM

II. MỤC TIÊU NHÓM

1.Hoàn thành tốt yêu cầu của đồ án và đúng thời gian quy định.

2.Gắn kết tinh thần giữa các thành viên và phát huy hiệu quả làm việc theo

nhóm.

3.Nắm vững kiến thức về thiết kế kết cấu thép

II. NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA NHÓM

1. Đoàn kết trên cơ sở “ Mình vì mọi người, mọi người vì mình” để hoàn

thành tốt công việc được giao.

2. Làm việc phải có kế hoạch cụ thể, khoa học, chính xác, đúng thời gian.

3. Các thành viên phải tự giác làm việc, kiểm tra, giúp đỡ nhau trong quá

trình làm đồ án.

4. Họp nhóm thường xuyên để kiểm tra và trao đổi kết quả làm việc, thảo

luận những vướng mắc trong quá trình làm đồ án.

5. Tất cả các thành viên phải thực hiện nội quy và nguyên tắc của nhóm.

Nếu vi phạm thì sẽ có hình thức phê bình hợp lý hoặc đề xuất với giáo viên

hướng dẫn cho ra khỏi nhóm.

Các thành viên ký cam kết

Nguyễn Văn Dũng Trần Văn Kỷ


T

T Họ và tên SĐT Ghi chú

1 Nguyễn Văn Dũng01682.858.64

6 Nhóm trưởng

2 Trần Văn Kỷ01674.657.94

8

3 Nguyễn Văn Hân01682.859.01

14 Trần Văn Hạnh

01674.657.93

3

6




Nguyễn Văn Hân Trần Văn Hạnh

II. KẾ HOẠCH NHÓM

TT Nội dung công việc

Thời gian

bắt đầu

Kết thúc

Thành viên

thực hiện

PHẦN A: QUY TRÌNH THỰC HIỆN NHÓM

1 Nhận đầu đề và hướng dẫn đồ án từ

thầy Chương

16/11/2010

16/11/2010

Nguyễn Văn Dũng

2Họp nhóm thảo luận lên kế hoạch,

mục tiêu và phân công nhiệm vụ

17/11/2010

17/11/2010Cả nhóm

3

XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC

CHÍNH CỦA KHUNG NGANG

18/11/2010

19/11/2010

1. Theo phương đứng Nguyễn Văn Dũng

2. Theo phương ngang Trần Văn Kỷ

3. Sơ đồ tính khung ngang Nguyễn Văn Hân

Trần Văn Hạnh

4

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN

KHUNG NGANG

20/11/2010

24/11/2010

1. Tải trọng thường xuyên Nguyễn Văn Dũng

2. Hoạt tải mái Nguyễn Văn Hân

3. Hoạt tải gió Trần Văn Hạnh

4. Hoạt tải cầu trục Trần Văn Kỷ


7




5

CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC

TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN

25/11/2010

27/11/2010

1. Kích thước tiết diện cột Nguyễn Văn Dũng

Trần Văn Hạnh

2. Kích thước tiết diện xà ngangTrần Văn Kỷ

Nguyễn Văn Hân

5

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

28/11/2010

02/12/20101. Chạy nội lực bằng Sap 2000

Nguyễn Văn Dũng

Trần Văn Kỷ

2. Tổ hợp nội lực Nguyễn Văn HânTrần Văn Hạnh

6

KIỂM TRA TIẾT DIỆN CẤU

KIỆN

15/12/2010

19/12/20101. Kiểm tra tiết diện cột

Nguyễn Văn Dũng

Trần Văn Hạnh

2. Kiểm tra tiết diện xà ngangTrần Văn Kỷ

Nguyễn Văn Hân

7

THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

20/12/2010

05/1/2011

1. Vai cột Nguyễn Văn Dũng

2. Chân cộtTrần Văn Kỷ

3. Liên kết cột với xà ngang Trần Văn Hạnh

4. Mối nối đỉnh xà

5. Mối nối xà

6. Liên kết bản cánh với bản bụng Nguyễn Văn Hân

8 THỂ HIỆN BẢN VẼ08/1/2011

15/1/2011

Nguyễn Văn Dũng

Trần Văn Kỷ


8




8 TỔNG HỢP THUYẾT MINH08/1/2011

15/1/2011

Nguyễn Văn Hân

Trần Văn Hạnh


9




PHẦN B: THUYẾT MINH ĐỒ ÁN

A. SỐ LIỆU THIẾT KẾ.Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với

các số liệu cho trước như sau:

- Nhịp khung ngang: L =18(m)

- Bước khung (bước cột): B = 6(m)

- Chiều dài nhà: D = 90(m)

- Độ dốc mái: i =10% 71,5=⇒α 099,0(sin =α ; )995,0cos =

- Sức nâng cầu trục: Q = 10 (Tấn), cần trục làm việc trung bình- Cao trình đường ray: 7,5(m)

- Phân vùng gió III.B (địa điểm xây dựng: Nghệ An) có áp lực gió2 2

0 125 / 1,25 /W daN m kN m= =

- Vật liệu thép CCT34 có :

* Cường độ tính toán: 22/2 1/2 1 0 c mk N m m N f ==

* Cường độ chịu cắt : 22 /12/120 cmkN mm N f v ==

* Cường độ chịu ép mặt:22

/32/320 cmkN mm N f em ==

* Mođun đàn hồi: 2425 /10.1,2/10.1,2 cmkN mm N E ==

- Bê tông móng : B15 có 2/85,05,8 cmkN MPa Rb ==

2/075,075,0 cmkN MPa Rbt ==

B. THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG.

1.1. Theo phương thẳng đứng.Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:

)(16,12,096,02 mb H H k K

=+=+=

Với: = K H 0,96 - chiều cao gabarit cầu trục (tra theo catalo cầu trục)

)(2,0 mb K = khoảng hở an toàn giữa cầu trục với xà ngang.

Chiều cao của cột khung: (coi cao trình đáy cột ở cốt +0.00))(66,816,15,721 m H H H =+=+=

trong đó: )(5,71 m H = - cao trình đỉnh ray.Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:


10




=++= r dct t H H H H 2 1,16 + 0,6 + 0,2 = 1,96(m)

trong đó: dct H - chiều cao dầm cầu trục, chọn sơ bộ khoảng 1/8 ÷ 1/10 nhịp (0,6

÷ 0,75 m). Chọn m H dct 6,0=

r

H

- chiều cao của ray và đệm, lấy sơ bộ 0,2mChiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên vai cột:

=−= t d H H H 8,66 - 1,96 = 6,7(m)

1.2. Theo phương ngang.

Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột. Khoảng cách từ trục định vị

đến trục ray cầu trục:

)(75,02

5,1618

21 m

L L L K =

−=

−=

trong đó: L = 18m - nhịp của khung

K L = 16,5m - nhịp cầu trục, lấy theo catalo cầu trục.

Chiều cao cột chọn theo yêu cầu về độ cứng và cấu tạo:

)577,0433,0()20/115/1( m H h ÷=÷= . Chọn h = 0,5m

Khe hở giữa cầu trục với mép cột:

m Z h L z 18,05,02/5,075,02/ min1 =>=−=−= (tra theo catalo)

a b

+0.00

+6.70

+8.66

+9.56

7 5 0 0

8 6 6 0

i = 10 % i =10 %

18000

+7.50 1 1 6 0

Hình 1.1: Các kích thước chính của khung

2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG.


11




2.1 Tải trọng thườ ng xuyên (t ĩ nh tải).

1) Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt, xà gồ mái:

Xµ gå m¸i chÞu t¸c dông cña t¶i träng tÊm m¸i, líp çch

nhiÖt vµ träng lîng b¶n th©n cña xµ gå. Líp m¸i vµ xµ gå ®îcchän tríc theo tµi liÖu “ Pre - Engineered Buildings Design

Manual “. Sau ®ã ®îc kiÓm tra l¹i theo ®iÒu kiÖn bÒn vµ ®iÒu

kiÖn biÕn d¹ng cña xµ gå.

- TÊm lîp m¸i: h×nh d¹ng tÊm lîp m¸i chän nh sau:

Cã çc th«ng sè kü thuËt :

ChiÒu

dµy(mm)

Träng lîng 1

tÊm(kG/m2)

D.tÝch

1tÊm(m2)

T¶i träng cho

phÐp (kN/m2)

0,7 6,59 8,39 1,96


12



2 0 0

60

1.75

2

0


1065

213 213 213 213 213

3 6

10 1031 31

Type " F " steel panel

- Líp çch nhiÖt:

- Xµ gå : Ta chän xµ gå h×nh ch÷ “ Z “ ë bªn trong vµ 2

xµ gå h×nh ch÷ “ C ” ë ngoµi biªn nh»m lµm t¨ng æn ®Þnh

cho m¸i.

• H×nh d¹ng vµ çc th«ng sè cña xµ gå ch÷ “ Z “

TiÕt

diÖn

Ix

(cm4)

Wx

(cm3)

Iy

(cm4)

Wy

(cm3)

Träng

lîng(kg/m)

ChiÒ

udµy

(mm

)

DiÖn

tÝch(cm2)

T¶i

trängcho

phÐp

(KN)

200Z1

7

358,

8

35,8

8

49,8

6

7,0

1

4,74 1,75 6,04 16,44


13 1.75

1 8 0

2 0

85




Xµ gå ch÷ Z(200Z17) Xµ gå ch÷

C(180ES20)

• H×nh d¹ng vµ çc th«ng sè cña xµ gå ch÷ “ C “

TiÕt

diÖn

Jx(cm4

)

Wx

(cm3

)

Jy(cm

4)

Wy

(cm3

)

Träng

lîng

(kg/m)

ChiÒ

u

dµy

(mm)

DiÖn

tÝch

(cm2)

L

(mm)

180ES2

0

491,

7

49,1

7

73,7

3

12,1

2

6,11 1,75 7,8 20

Bảng tính khối lượng của tấm các lớp mái và xà gồ

VËt liÖu m¸iHÖ sè

vît t¶i

T¶i träng

tiªu chuÈn T¶i träng tÝnh to¸n

1 líp t«n lîp m¸i 1,056,59

(kG/m2)6,92 (kG/m2)

Xµ gå m¸i

200Z171,05 4,74 (kG/m) 4,98 (kG/m)

Xµ gå m¸i

180ES201,05 6,11 (kG/m) 6,416 (kG/m)

Bät thuû tinhçch nhiÖt 1,2 10 (kG/m2) 12 (kG/m2)

2) T¶i träng do xµ gå têng t«n ®Æt t¹i çc cao tr×nh

cña xµ gå têng:

Víi cét cao 8,66 m, nhng do cã 1m têng g¹ch tù mang ë

díi cïng kh«ng kÓ ®Õn, chØ tÝnh ®Õn träng lîng xµ gå têng vµ

t«n têng tõ cèt +1m trë lªn trªn, t¬ng øng víi chiÒu dµi cét lµ

7,66 m, gi¶ thiÕt dïng 5 xµ gå 200Z17 dÆt çch nhau 2m,


14



Trêng ®¹i häc vinh - khoa x©y dùng ®å ¸nkÕt cÊu thÐpträng lîng quy thµnh lùc ph©n tËp trung ®Æt t¹i ®Ønh cét, cßn

g©y ra m«men ngîc chiÒu víi m«men do t¶i träng trong nhµ

g©y ra nªn kh«ng xÐt ®Õn .

6.8.92,6G

tuong

=

+ 4,98.5.6 = 481,6 kG=> TÜnh t¶i t¸c dông lªn ®Ønh cét : Gc = 481,6 kG

3) Tải trọng bản thân của xà ngang do chương trình Sap 2000 tự tính

Tổng tĩnh tải phân bố đều tác dụng lên xà ngang (Chưa kể đến trọng lượng

bản thân xà ngang)

g = (6,92 + 12).6 + 4,98.6 = 143,4 (KG/m)

Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m. Quy thành tải

trọng tập trung và mô men lệch tâm đặt tại cao trình vai cột:G2=1,05.1.6=6,3(kN)

M=G2. 1 L = 6,3.0,75=4,725 (kN.m)

2.2. Hoạt tải mái.

Theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa

mái là 0,3 2/ mkN , hệ số vượt tải 3,1= pγ

Quy đổi thành lực phân bố đều trên xà ngang:

)/(34,26.3,0.3,1 mkN p ==

2.3. Tải trọng gió.

Theo TCVN 2737-1995, Nghệ An thuộc phân vùng gió III-B, có áp lực gió

tiêu chuẩn, 22

0/25,1/125 mkN mdaN W == hệ số vượt tải 1,2.

2.3.1. Gió theo phương ngang nhà

Căn cứ vào hình dạng, sơ đồ nhà ta có thể xác định các hệ số khí động của

tải trọng gió theo chỉ dẩn dẫn xác định hệ số khí động (bảng 6)-TCVN 2737-95


15




Ứng với 481,018

66,8/ == Lh và 071,5=α nội suy được: 52,01 −=Ce ,

4,02 −=Ce Ứng với 2518/90/ >== Lb và 5,0481,0/ <= Lh lấy : 5,03 −=Ce

Dựa vào bảng III.2 phụ lục ta xác định được hệ số k kể đến sự thay đổi áplực gió theo độ cao và dạng địa hình. Nội suy ta có:

Đối với cột 97,0=ck ; đối với mái 99,0=mk

-Tải trọng gió tác dụng lên cột:

+ Phía đón gió: 1,2.1,25.0,97.0,8.6=6,98(kN/m)

+ Phía khuất gió: 1,2.1,25.0,97.0,5.6=4,37(kN/m)

- Tải trọng gió tác dụng lên mái:

+ Phía đón gió: 1,2.1,25.0,99.0,52.6=4,63(kN/m)+ Phía khuất gió:1,2.1,25.0,99.0,4.6=3,56(kN/m)

H = 8 6

6 0

C e = + 0 , 8

C e

3 = - 0 , 5

C e 1 = - 0,

5 2 C e 2 = - 0 ,4

L=18000

Hình 2.1. Hệ số khí động

2.3.2 gió theo phương dọc nhà

Hệ số khí động ở hai bên mặt mái: 7,01 −=Ce ; 7,02 −=Ce

Ứng với ∑ B L = 12,09018 <= và 5,009,0 <=∑ B H lấy : 4,03 −=Ce


16




Dựa vào bảng III.2 phụ lục ta xác định được hệ số k kể đến sự thay đổi áp

lực gió theo độ cao và dạng địa hình. Nội suy ta có:

Đối với cột 97,0=ck ; đối với mái 99,0=mk

-Tải trọng gió tác dụng lên cột:

1,2.1,25.0,97.0,4.6=3,49(kN/m)

- Tải trọng gió tác dụng lên mái:

1,2.1,25.0,99.0,7.6=6,24(kN/m) H = 8 6 6 0

C e 3 = - 0 , 4

C e 3 = - 0 , 4

C e 1 = - 0, 7

C e 2 = - 0 ,7

L=18000

Hình 2.2. Hệ số khí động 2.4 Hoạt tải cầu trục.

Các thông số cầu trục nâng 10 tấn tra theo phụ lục như sau:

Sức

trục

Q (T)

Nhịp

K L (m)

Ch.cao

gabirit

K H (mm

)

Kh.cách

min Z (mm)

Bề rộng

gabita

K B (m

m)

Bề

rộng

đáy

K K

(mm)

T.lượng

cầu trục

G(T)

T.lượng

xe con)(T G XC

Áp lực

max P

(kN)

Áp lực

min P

(kN)

10 16,5 960 180 3830 2900 5,7 0,803 63,3 15,2

Tải trọng cần trục tác dụng lên phương ngang bao gồm áp lực đứng và lực

hãm ngang xác định như sau:

2.4.1 Áp lực đứng của cầu trục.

Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm

cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của

dầm và xếp các bánh xe của hai cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác địnhcác tung độ i y của đường ảnh hưởng từ đó xác định áp lực lớn nhất và nhỏ nhất

của các bánh xe cầu trục lên cột:

∑ =i y 0,345+0,828+1,0+0,517=2,69

∑ === )(21,15969,2.3,63.1,1.85,0.. maxmax kN y P n D i pc γ

∑ === )(23,3869,2.2,15.1,1.85,0.. minmin kN y P n D i pc γ

Các áp lực minmax ; D D truyền vào vai cột và lệch tâm so với trục cột (trục

định vị tâm cột) là m Le 75,01 == . Trị số momen lệch tâm tương ứng:


17




).(41,11975,0.21,159.maxmax mkN e DM ===

).(67,2875,0.23,38.minmin mkN e DM ===

p p

0 , 8

2 8

1 , 0 0

, 5 1 7

0 , 3 4 5

3830 100 3830

2070 2900 1030 2900 3100

pp

Hình 2.3. Đường ảnh hưởng đẻ xác định minmax ; D D

2.4.2 Lực hãm ngang của cầu trục.Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray:

)(7,22

)03,8100.(05,0)(05,0

0

1 kN n

GQT xctc =

+=

+=

Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột vào cao trình vai cột.

∑ === )79,669,2.7,2.1,1.85,0... 1 kN yT nT i

tc

pc γ

3. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TIẾT DIỆN KHUNG.

3.1 Xác định sơ bộ tiết diện cột.3.1.1 Xác định chiều dài tính toán.

Do sức nâng của cầu trục là không lớn nên chọn phương án cột tiết diện

không đổi.

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột tiết diện không đổi xác

định theo công thức sau: H l x . µ =

• Xác định hệ số chiều dài tính toán µ .

tỉsố độ cứng đơn vị giữa xà và cột: 48,0

18

66,8.1

.

.:

cot

cot ===

= L I

H I

H

I

L

I n xa xa

(giả thiết momen quán tính của tiết diện xà và cột là như nhau)

Trường hợp cột liên kết ngàm với móng.

3,114,0

56,0=

++

=n

n µ

Suy ra: )(258,1166,8.3,1 ml x ==


18




Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung ( yl ) lấy

bằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương

dọc nhà ( dầm cầu trục, giằng cột, xà ngang...). giả thiết bố trí giằng cột dọc nhà

bằng thép hình chữ C tại cao trình +3.500, tức là khoảng cách từ cột móng đếndầm hãm, nên ml y 5,3= .

3.1.2 Xác định sơ bộ tiết diện.

Chiều cao tiết diện cột h được chọn sơ bộ theo yêu cầu về độ cứng và cấu

tạo: m H h )577,0433,0()20/115/1( ÷=÷= , chọn h=0,45 m.

Theo các điều kiện về cấu tạo và ổn định cục bộ chọn được kích thước tiết

diện cột như sau:

* cmt w 6,045)100/170/1( ≥÷= , chọn cmt w 9,0= .

* cmhb f )5,225,13()5,03,0( ÷=÷= , chọn cmb f 20= .

* w f f f t t E f bt ≥≥ ;/ , cmt f 63,010.1,2/21.20 4 ==→ , chọn cmt f 1=

* cmt hh f w 431.245.2 =−=−=

Vậy chọn sơ bộ tiết diện cột:

- Chiều cao bụng)(43 cmhw =

- Chiều dày bụng)(9,0 cmt w =

- Bề rộng cánh )(20 cmb f =

- Bề dày cánh )(1 cmt f =

2 0 0

1043010

450

9

x

x

yy

Hình 3.1. Tiết diện cột 3.1.3 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện cột.

A= 43.0,9+2.20.1=78,7 (2cm )

*

+++= f f

f w f f ww

x t bt ht bht

I ..2212

..2

12

.233

)(4,253261.20.2

1

2

43

12

1.20.2

12

43.9,0 4

233

cm I x =

+++=⇒

* )(95,13351220.1.2

129,0.43

12

..2

12. 4

3333

cmbt

t h I f f ww y =+=+=


19




*)(62,1125

45

2.4,25326

2

3cmh

I W x

x ===

* )(02,856

2

1

2

43.1.20

2

43.9,0.

2

43

22

..

2

..

2

3cm

t ht b

ht

hS

f w f f

ww

w x =

++=

++=

* )(94,177,78

4,25326/ cm A I i x x === ; )(12,4

7,78

95,1335/ cm A I i y y ===

* 7536,6294,17

8,1125===

x

x x

i

l λ ; 9514,84

12,4

350===

y

y

Y i

l λ

* 984,110.1,2

21.7536,62/.

4=== E f x x λ λ ; 686,2/. == E f y λ λ

3.2 Xác định sơ bộ tiết diện xà ngang (xà dầm).

Vì nhịp khung là 18m nên ta chọn phương án chia xà ngang thành 2 đoạn.Dự kiến đoạn xà gần gối dài 3m, có dạng hình nêm, độ cứng đầu và cuối đoạn là

1 I và 2 I (giả thiết độ cứng của xà và cột tại vị trí liên kết xà-cột là như nhau,

tức 1 I = cot I ). Đoạn còn lại tiết diện không đổi và có độ cứng là 2 I .

Giả thiết 1 I / 2 I =2,8 , suy ra: )(13,90458,2/36,253268,2/

4

12 cm I I ===

Chọn phương án thay đổi tiết diện bằng cách thay đổi chiều cao bản bụng, ta

có: )(13,9045..2212

..2

12. 4

2

2

33

22 cmt b

t h

t bht I f f

f w f f ww =

+++=

giải phương trình bậc ba trên ta được : cmhw 62,262 = chọn 2wh =28cm

ICOT

I1I2 I2

ICOT

Vi tri thay dôi

tiêt diên

Hình3.2. Cấu tạo khung

200

1 0

2 8 0

1 0

9

x x

y

y

3 0 0

Hình3.3. Tiết diện đoạn xà 2


20




4. SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG.

4.1 Sơ đồ tính.

Sơ đồ tính là khung phẳng có mái dốc (hình vẽ),

liên kết ngàm với móng,

liên kết cột với xà và liên

kết tại đỉnh xà là cứng.

Trục khung trùng trục định

vị. Sử dụng phần mền

SAP2000 để tính toán, tiết

diện và tải trọng khai báo

được tính toán sơ bộ như

bên.

+9.56

6 7 0 0

1 8 1 0

9 0 0

+6.70

+8.66I1

I1

I1

I1

I2

3000 6000 6000 3000

18000

+0.00

VÞtrÝthay ®æitiÕt diÖn

§ o¹n xµ 2§ o¹n xµ 1

I2I2

Hình 4.1: Sơ đồ tính khung ngang

4.2 Các trường hợp tải trọng

H ình 4.2: Sơ đồ tính khung với tĩnh tải


21




Hình 4.3: Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái nữa trái

Hình 4.4: Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái nữa phải


22




Hình 4.5: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió trái sang

Hình 4.6: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió phải sang


23




Hình 4.7: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió dọc nhà

Hình 4.8: Sơ đồ tính khung ngang với áp lực đứng max D lên cột trái


24




Hình 4.9: Sơ đồ tính khung ngang với áp lực đứng max D lên cột phải

Hình 4.10: Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang T lên cột trái


25




Hình 4.11: Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang T lên cột phải


26




5. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC.

Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng

phần mềm SAP2000. Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu đồ, và

bảng tổ hợp nội lực.Do khung có kết cấu đối xứng và tải trọng đối xứng nên tachỉ tổ hợp nội lực và tính toán cho một nữa khung (chọn nữa khung bên trái). Số

hiệu thanh (frame) và điểm (joint) trong SAP như hình 12.

Hình 5.1: Số hiệu thanh và điểm trong SAP

Hình 5.2: Mômen do tĩnh tải


27




Hình 5.3: Lực dọc do tĩnh tải

Hình 5.4: Lực cắt do tĩnh tải


28




Hình 5.5: Mômen do hoạt tải chất nữa mái trái

Hình 5.6: Lực dọc do hoạt tải chất nữa mái trái


29




Hình 5.7: Lực cắt do hoạt tải chất nữa mái trái

Hình 5.8: Mômen do hoạt tải chất nữa mái phải


30




Hình 5.9: Lưc dọc do hoạt tải chất nữa mái phải

Hình 5.10: Lực cắt do hoạt tải nữa mái phải


31




Hình 5.11: Mômen do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải)

Hình 5.12: Lực dọc do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải)


32




Hình 5.13: Lực cắt do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải)

Hình 5.14: Mômen do gió trái sang


33




Hình 5.15: Lực dọc do gió trái sang

Hình 5.16: Lực cắt do gió trái sang


34




Hình 5.17: Mômen do gió phải sang

Hình 5.18: Lực dọc do gió phải sang


35




Hình 5.19: Lực cắt do gió phải sang

Hình 5.20: Mômen do áp lực cầu trục max D đặt trên cột trái


36




Hình 5.21: Lực dọc do áp lực cầu trục max D đặt trên cột trái

Hình 5.22: Lực cắt do áp lực cầu trục max D đặt trên cột trái


37




Hình 5.23: Mômen do áp lực cầu trục max D đặt trên cột phải

Hình 5.24: Lực dọc do áp lực cầu trục max D đặt trên cột phải


38




Hình 5.25: Lực cắt do áp lực cầu trục max D đặt trên cột phải

Hình 5.26: Mômen do lực hãm T đặt lên cột trái


39




Hình 5.27: Lực dọc do lực hãm T đặt lên cột trái

Hình 5.28: Lực cắt do lực hãm T đặt lên cột trái


40




Hình 5.29: Mômen do lực hãm T đặt lên cột phải

Hình 5.30: Lực dọc do lực hãm T đặt lên cột phải


41




Hình 5.31: Lực cắt do lực hãm T đặt lên cột phải

Hình 5.32: Mômen do gió dọc nhà


42




Hình 5.33: Lực dọc do gió dọc nhà

Hình 5.34: Lực cắt do gió dọc nhà


43




Bảng tổ hợp nội lực cho cột và xà ngang

Cấukiệ

n

Tiếtdiện

Nộilực

Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2

MMAX

NTƯ

MMIN

NTƯ

NMAX

MTƯ

MMAX

NTƯ

MMIN

NTƯ

NMAX

MTƯ

Cột

Châncột

Tảitrọng

4+24 4+26 4+12+16 4+13+19+25 4+11+15+23+27 4+11+13+17

M 206.07 -120.86 -55.99 198.24 -203.33 -84.90 N 9.73 -5.07 -192.07 -135.12 -64.34 -195.36V 64.94 -32.38 -24.96 51.50 -51.97 -33.21

Vaitrên

Tảitrọng

4+12+16 4+24 4+12+16 4+11+13+17 4+9+25 4+11+13+17

M 111.27 -72.39 111.27 137.59 -49.71 137.59 N -187.81 13.99 -187.81 -191.10 5.36 -191.10V -24.96 18.18 -24.96 -33.21 10.50 -33.21

Vaidưới

Tảitrọng

4+10 4+24 4+10 4+11+15+23 4+13+19+25 4+11+15+23

M 67.69 -77.11 67.69 59.02 -117.98 59.02 N -45.13 20.29 -45.13 -45.88 18.73 -45.88V -20.65 18.18 -20.65 -31.65 9.41 -31.65

Đỉnhcột

Tảitrọng

4+10 4+28 4+10 4+11+15+23 4+13+19+29 4+11+15+23

M 108.16 -103.69 108.16 121.05 -121.18 121.05 N -43.88 33.44 -43.88 -44.63 30.69 -44.63

V -20.65 29.47 -20.65 -31.65 13.46 -31.65

Xà3m

Đầuxà

Tảitrọng

4+28 4+10 4+28 4+13+19+29 4+11+15+23 4+11+15+23

M 103.69 -108.16 103.69 121.18 -120.37 -120.37 N 33.14 -24.43 33.14 16.93 -35.45 -35.45V 35.14 -36.82 35.14 33.99 -36.47 -36.47

Cuốixà

Tảitrọng

4+24 4+14+22 4+28 4+7+13+19+25 4+9+15+23+27 4+11+15+23

M 33.46 -22.94 16.92 51.88 -40.30 -29.83 N 7.70 -24.61 33.74 -11.60 -12.21 -34.22

V 17.86 -12.62 22.37 11.08 -0.79 -24.10

Xà6m

Đầuxà

Tảitrọng

4+24 4+14+22 4+28 4+7+13+19+25 4+9+15+23+27 4+11+15+23

M 33.46 -22.94 16.92 51.88 -40.30 -29.83 N 7.70 -24.61 33.74 -11.60 -12.21 -34.22V 17.86 -12.62 22.37 11.08 -0.79 -24.10

Cuốixà

Tảitrọng

4+10 4+28 4+28 4+11+15+21 4+13+19+29 4+11+15+23

M 48.47 -40.00 -40.00 44.41 -37.68 41.94 N -20.55 34.92 34.92 -27.11 18.71 -31.78V 2.05 -3.49 -3.49 1.20 1.01 0.30


44




6. THIẾT KẾ CỘT KHUNG

6.1 Thiết kế tiết diện cột.

Tiết diện cột khung và các đặc trưng hình học của tiết diện chọn như phần

thiết kế sơ bộ.Từ bảng tổng hợp nội lực ta chọn ra cặp nội tính toán (bất lợi nhất):

M = 137,59 kN.m

N = - 191,10 kN

V = -33,21 kN

Đây là cặp nội lực vai trêm cột , trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải

trọng 4,11,15,23,27 gây ra.

Độ lệch tâm tương đối:137,59.100 78,7. . 5,03

191,10 1125,62 x x

M Am

N W = = =

Độ lệch tâm quy đổi: xe mm .η =

Tra bảng IV.5 phụ lục - với loại tiết diện số 5 ta có:

/ 0,5 f w A A = và 5 < mx <20 nên η = 1,25

Suy ra: 5,03.1,25 6,2875em = =

6.2 Kiểm tra tiết diện cột đã chọn.6.2.1 Kiểm tra bền.

Do 6, 2875 20em = < nên ta không phải kiểm tra bền.

6.2.2 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể.

* Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra

theo công thức sau.

.. x c

c

N f

Aσ γ

ϕ = <

Với 1,984 xλ = và 6,2875em = , tra bảng IV.3 phụ lục, nội suy ta có: 0,187cϕ =

suy ra:2191,1

12,98 . 0,95.21 19,95( / )0,187.78,7 x c f kN cmσ γ = = < = =

* Điều kiện ổn định tổng thể của cột ngoài mặt phẳng khung được kiểm tra

theo công thức sau.(theo điều 5.4.2.5 TCXDVN : 338-2005)

.. . y c

y

N f

c Aσ γ

ϕ = <


45




Trước hết ta cần tính trị số momen ở 1/3 chiều cao cột dưới kể từ phía có

mômen lớn hơn. Vì cặp nội lực dùng tính toán cột là tại tiết diên dưới vai cột và

do trường hợp tải trọng 4,11,13,17 gây ra nên trị số mômen tại tiết diện chân cột

do các trường hợp tải trọng tương ứng gây ra là:31,05 0,9(31,40 3,28 19,17) 79,515( . )kN m+ + + =

Vậy trị số momen tai vị trí 1/3 chiều cao cột trên, kể từ chân cột:(79,515 137,59)

79,515 60,16( . )3

M kN m−

= + =

M’= max(2

;M

M ) = max(60,16;137,59

2) = 68,795 (kN.m)

Độ lệch tâm tương đối theo M’:

' 268,795.10 78,7. . 2,517191,1 1125,62 x

x

M Am N W

= = =

Theo bảng IV.2 phụ lục, nội suy ta có:= yφ 0,6872

Do 2,517 5 xm = < nên hệ số c được tính theo công thức sau.

10,3386

1 . 1 0,7759.2,517 x

cm

β

α = = =

+ +

Trong đó: hệ số α β , tra theo bảng 16 TCXDVN 338 hoặc bảng phụ lục.0, 65 0, 05 0, 7759 xmα = + = ;

1=β vì42,1.10

3,14 3,14 99,3 84,951421c y

E

f λ λ = = = > =

Suy ra:2191,1

10,44 . 21( / ). . 0, 3386.0, 6872.78, 7 y c

y

N f kN cm

c Aσ γ

ϕ = = = < =

6.2.3 Kiểm tra ổn định cục bộ.

a, Ôn định cục bộ bản cánh.Ôn định cục bộ của bản cánh cột được kiểm tra theo công thức sau:

≤

f f t

b

t

b 00

Với : )(55,92

9,020

20 cm

t bb

w f =−

=−

=

vì: 0,8 1,984 4 xλ < = < , nên 0 (0,36 0,1. ). 17,66 f

b E

t f λ

= + =

suy ra:


46




0 09,559,55 17,66

1 f f

b b

t t

= = < =

→ Bản cánh không bị mất ổn định cục bộ

b, Ôn định cục bộ bản bụng.Ôn định cục bộ của bản bụng cột được kiểm tra theo công thức sau:

≤

w

w

w

w

t

h

t

h

Với bản bụng cột do 2,517 1 xm = > ; 1,984 2 xλ = < và khả năng chịu lực của

cột được quyết định bởi điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn)( y x σ σ > nên theo bảng 2.2 ta có:

42 2 2,1.10(1,3 0,15. ) / (1,3 0,15.1,984 ) 59,78121

w x

w

h E f t

λ = + = + =

ta có: *,43

47, 78 59,7810,9

w

w

h

t = = < , bản bụng cột không bị mất ổn định cục

*,43

47, 78 2, 3 / 72,730,9

w

w

h E f

t = = < = nên không phải đặt

6.2.4 Kiểm tra chuyển vị ngang ở đỉnh cột.

Sử dụng phần mềm SAP để tính toán, chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cộttrong tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió trái là: 0,25 2,84 2,59 ) x cm∆ = − + =

3 32,59 12,9.10 3,33.10

866 300

x

H

− −∆= = < =

7. THIẾT KẾ XÀ NGANG.

7.1 Đoạn xà 1 (tiết diện thay đổi).

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực tính toán:

M = -120,37 (kN.m)

N = -35,45 (kN)

V = -36,47(kN)

Đây là cặp nội lực đầu xà, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng

4,11,15,23 gây ra.

7.1.1 Chọn tiết diện và kiểm tra theo yêu cầu cấu tạo.


47




Mômen chống uốn cần thiết của tiết diện đầu xà được xác định theo công

thức sau: 811,86 1023,22.

y x x

c

M W W

f γ = = ≈ =

Bề dày bản bụng xác định từ điều kiện chịu cắt.3 3 6,47

. . 0,0182 . . 2 45.12.1w

v c

V t

h f γ ≥ = = và cmt w 6,0≥ chọn cmt w 9,0=

Chiều cao tiết diện xác định theo chi phí tối ưu về chi phí vật liệu:

)6,3997,37(9,0

476,981)2,115,1( ÷=÷==

w

yc

x

t

W k h chọn h = 42 cm

Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xác định theo công thức sau:

)(81,1841

2).12

40.9,02

42.476,981(2).12.

2.().( 2

2

3

2

3cm

hht hW t b A

f

ww yc

x

yc

f f

yc

f =−=−≈=

Theo yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ, kích thước bản cánh được chọn như

sau: ;)21( cmt f

÷=;w f t t ≥

cmhb f )214,8()5/12/1( ÷=÷= ; )18;10/1( cmhb f ≥

623,31=≤ f

E

t

b

f

f

Chọncmb

f

20=

;cmt

f

1=

Như vậy tiêt diện xà đã chọn là đạt yêu cầu về cấu tạo và điều kiện ổn định

cũng như phù hợp với giả thiết ban đầu là độ cứng tiết diện xà (chổ tiếp giáp với

cột) và tiết diện cột là bằng nhau.

Các đặc trưng hình học giống như tiết diện cột.

1

1

2

2

Hình7.1: Đoạn xà 1


48




200

1 0

4 3 0

1 0

4 5 0

9

x x

y

y

Hình7.2: Tiết diện đầu xà (MC 1-1)

3 0 0

200

1 0

2 8 0

1 0

9

x x

y

y

Hình7.3: Tiết diện cuối xà (MC 2-2)

7.1.2 Kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền.120,37.100.78,7

. 23,735,45.1125,62 x

x

M Am

N W = = =

Do 23,74 20 . 20 x e xm m mη = > → = > (vì 1,25η = ) nên phải tính toán kiểm tra

bền cho tiết diện xà ngang. Điều kiện kiểm tra theo công thức sau:

35, 45 12037 11,14 . 18,9( . )78, 7 1125, 62 x c

x

N M f kN m A W

σ γ = + = + = < =

Tại tiết diện đầu xà có mômen uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra

ứng suất tương đương tại chổ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng:2

1

2

1 3τ σ σ +=td

trong đó: 1 . 10,22w

x

hM

W hσ = =

21

. 35,45.440 0,684( / ). 25326,4.0,9

f

x w

V S kN cm I t

τ = = =

Ở trên : f S - mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x:3. .( / 2 / 2) 20.1(22,5 0,5) 440( ) f f f f S b t h t cm= − = − =

Vậy: 2 2 210, 22 3.0,684 10,29 1,15 . 21,735( / )td c f kN cmσ γ = + = < =

7.1.3 Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng.

0 9,55

0,5 / 15,811 f

b

E f t = < =


49




4347,78 5,5 / 173,925

0,9w

w

h E f

t = = < =

→ bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp

(không phải đặt sườn dọc)

4

43 21/ 1,51 3,2

0,9 21.10w

w

w

h f E

t λ = = = <

→ bản bụng không bị mất ổn định cục bộ do ứng suất tiếp (không phải đặt

sườn ngang)

4

43 21/ 1,51 2,5

0,9 21.10w

w

w

h f E

t λ = = = <

→ bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp

và ứng suất tiếp (không phải kiểm tra các ô bụng)

Như vậy tiết diện đã chọn thoả mãn các điều kiện về ổn định cục bộ.

7.2. Đoạn xà 2 (Tiết diện không đổi)

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực tính toán:

M = -42,20 (kN.m)

N = 35,89 (kN)

V = -3,59 (kN)

Đây là cặp nội lực cuối xà, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng

4, 28 gây ra.

7.2.1. Tiết diện và đặc trưng hình học

Theo phương án đoạn xà 2 có tiết

diện không đổi, độ cứng 8,2/12 I I = .Để

thi công thuận lợi ta chỉ thay đổi chiều

cao bản bụng, giải phương trình trên ta

có tiết diện đoạn xà 2 như sau:

cmt hh

cmt cmb

cmt cmh

f w

f f

ww

272

0,1;20

9,0;25

=+=

==

==

3 0 0

200

1 0

2 8 0

1 0

9

x x

y

y

Hình7.4: Tiết diện đoạn xà 2Các đặc trưng hình học:

*A = 28.0,9+2.20.1 = 65,2 (2

cm )


50




*

+++= f f

f w f f ww

x t bt ht bht

I ..2212

..2

12

.233

23 340,9.28 20.1 28 1

2. .20.1 10059,73( )12 12 2 2 x I cm

⇒ = + + + =

*310059,73

718,55( )14

2

x x

I W cm

h= = =

7.1.2. Kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền.4220.65,2

. 10,6735,89.718,55 x

x

M Am

N W = = =

Do 10,67 20 . 10,67.1,25 13,33 20 x e xm m mη = < → = = = < nên không cần phải

tính toán kiểm tra bền cho tiết diện xà ngang.

7.2.3. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng.

Vì tiết diện đoạn xà 2 nhỏ hơn tiết diện đoạn xà 1 nên ta không cần kiểm tra

ổn định cục bộ cho đoạn xà này.

8. KIỂM TRA XÀ GỒ MÁI ĐÃ CHỌN

8.1. T¶i träng t¸c dông lªn xµ gå :T¶i träng t¸c dông lªn xµ gå gåm: t¶i träng t«n lîp m¸i, t¶i

träng líp çch nhiÖt, t¶i träng b¶n th©n xµ gå vµ t¶i träng do

ho¹t t¶i söa ch÷a m¸i.

Chän kho¶ng çch gi÷a çc xµ gå trªn mÆt b»ng lµ: 1,0 m⇒ Kho¶ng çch gi÷a çc xµ gå trªn mÆt ph¼ng m¸i lµ :

0

1,01,005

cos5,71m= .

(§é dèc i = 10 ⇒ α = 5,71o).

a. TÜnh t¶i :

VËt liÖu m¸i HÖ sè

vît t¶i

T¶i träng

tiªu chuÈn

(kG/m2)

T¶i träng

tÝnh to¸n

(kG/m2)1 líp t«n lîp m¸i 1,05 6,59 6,92

Xµ gå m¸i200Z17

1,05 4,74 4,98


51




Xµ gå m¸i

180ES201,05 6,11 6,416

Bät thuû tinh

çch nhiÖt

1,2 10 12

b. Ho¹t t¶i:

Ho¹t t¶i sö dông lÊy ptc = 30 kG/m2 víi hÖ sè vît t¶i n = 1,3

⇒ptt = 30.1,3 = 39 kG/m2.

T¶i träng t¸c dông lªn xµ gå 200Z17:

qtc = (6,59 + 10 + 30). 0

1,0

cos5,71+ 4,74 = 51,56 (kG/m).

qtt = (6,92 + 12 + 39). 01,0

cos5,71+ 4,74.1,05 =

63,19(kG/m).

8.2. KiÓm tra l¹i xµ gå ®· chän :

Xµ gå díi t¸c dông cña t¶i träng líp m¸i vµ ho¹t t¶i söa ch÷a ®-

îc tÝnh to¸n nh cÊu kiÖn chÞu uèn xiªn.

Ta ph©n t¶i träng t¸c dông lªn xµ gå t¸c dông theo 2 ph¬ng

víi trôc x-x t¹o víi ph¬ng ngang mét gãc α = 5,71o (§é dèc i =10

).


52

y

y

x

y

x x

y

α

q.sinα

q.cosαq

q.cosαq

q.sinα

x



Trêng ®¹i häc vinh - khoa x©y dùng ®å ¸nkÕt cÊu thÐpa. KiÓm tra víi xµ gå ch÷ “Z”

T¶i träng t¸c dông theo çc ph¬ng x-x vµ y-y lµ0.sin 51,56.sin 5,71 5,13 /tc tc

xq q kG mα = = = .

0

.cos 51,56.cos5,71 51,30 /tc tc

yq q kG mα = = = . 0.sin 63,19sin 5,71 6,08 /tt tt

xq q kG mα = = = .

0.cos 63,19.cos5,71 63,88 /tt tt yq q kG mα = = = .

*Theo ®iÒu kiÖn bÒn:

f W

M

W

Mc

y

y

x

x

yxtdγ σ σ σ ≤+=+=

γ c = 1 hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc. f =2150 kG/cm2 : cêng ®é cña thÐp xµ gå

Xµ gå tÝnh to¸n theo 2 ph¬ng ®Òu lµ dÇm ®¬n gi¶n 2 ®Çu

tùa lªn xµ ngang m« men ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt ë gi÷a nhÞp.

Ta cã :2 2 2. 63,88.600 .10

287468 8

tt y

x

q BM

−

= = = kG.cm

2 2 2. 6,08.600 .10

68432 32

tt x

y

q BM

−

= = = kG.cm.

qy qx

6000 3000 3000

Mx

My

S¬ ®å tÝnh xµ gå theo ph¬ng x-x vµ y-y:

228746 684899,32 / 2150 /

35,88 7, 01td x y ckG cm f kG cmσ σ σ γ = + = + = ≤ =

*KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng:

Xµ gå cã ®é vâng theo c¶ 2 ph¬ng tuy nhiªn ®é vâng theo ph-

¬ng mÆt ph¼ng m¸i rÊt nhá nªn cã thÓ bá qua , ta chØ xÐt

®Õn ®é vâng theo ph¬ng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng m¸i yδ

C«ng thøc kiÓm tra :310.5

2001

BB−==

< δ δ


53




Ta cã :4 2 4

6

.5 5 51,30.10 .600. . 1,15

384 . 384 2,1.10 .358,8

tc y

y x

q Bcm

E I δ

−

= = =

3 31,151,92.10 5.10

600 B

δ − −= = <

VËy xµ gå gi÷a 200Z17 ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn cêng ®é vµ

®iÒu kiÖn ®é vâng.

b. KiÓm tra víi xµ gå ch÷ “C”

*T¶i träng t¸c dông:

T¶i träng t¸c dông lªn xµ gå 180ES20:

qtc = (6,59+ 10 + 30). 0

1,0

2cos5,71+ 6,11 =29,52

(kG/m).

qtt = (6,92 + 12 + 39). 0

1,0

2cos5,71+ 6,11.1,05 =

35,52(kG/m).

T¶i träng t¸c dông theo çc ph¬ng x-x vµ y-y lµ :

0.sin 29, 52.sin 5, 71 2, 94 /tc tc

xq q kG mα = = = .

0.cos 29,52.cos5,71 29,37 /tc tc yq q kG mα = = = .

0.sin 35,52.sin 5,71 3,53 /tt tt xq q kG mα = = = .

0.cos 35,52.cos5,71 35,03 /tt tt yq q kG mα = = = .

*Theo ®iÒu kiÖn bÒn : f W

M

W

Mc

y

y

x

x

yxtdγ σ σ σ ≤+=+=

γ c = 1 hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc. f =2150 kG/cm2 : cêng ®é cña thÐp xµ gå

Xµ gå tÝnh to¸n theo 2 ph¬ng ®Òu lµ dÇm ®¬n gi¶n 2 ®Çu

tùa lªn xµ ngang m« men ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt ë gi÷a nhÞp.

Ta cã :2 2 2. 35,03.600 .10

15763,508 8

tt y

x

q BM

−

= = = kG.cm

2 2 2. 3,53.600 .10

397,1332 32

tt x

y

q BM

−

= = = kG.cm.


54




qy qx

6000 3000 3000

Mx

My

2 215763,50 397,13353,36 / 2150 /

49,17 12,12td x y ckG cm f kG cmσ σ σ γ = + = + = ≤ =

*KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng:

Xµ gå cã ®é vâng theo c¶ 2 ph¬ng tuy nhiªn ®é vâng theo ph-

¬ng mÆt ph¼ng m¸i rÊt nhá nªn cã thÓ bá qua , ta chØ xÐt®Õn ®é vâng theo ph¬ng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng m¸i yδ .

C«ng thøc kiÓm tra : 310.5200

1

BB

−==

<

δ δ

Ta cã :4 2 4

6

.5 5 29,37.10 .600. . 0,48

384 . 384 2,1.10 .491,7

tc y

y x

q Bcm

E I δ

−

= = =

3 30,480,8.10 5.10

600 B

δ − −= = <

VËy xµ gå ch÷ “C” 180SE20 ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn cêng ®é vµ®iÒu kiÖn ®é vâng

9. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n çc chi tiÕt

9.1. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n chi tiÕt cét:9.1.1. Chi tiÕt ch©n cét:

a. X¸c ®Þnh kÝch thíc b¶n ®Õ:

Néi lùc ®Ó tÝnh ch©n cét lµ cÆp néi lùc ë ch©n cét:

M = -203,33 (kN.m)

N = -64,34 (kN)

V = -51,97(kN)

KÝch thíc dµi réng LxB cña b¶n ®Õ ®îc x¸c ®Þnh do ®iÒu kiÖn

cêng ®é cña vËt liÖu lµm mãng.

- ChiÒu réng B cña b¶n ®Õ ( c¹nh vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng

uèn ) ®îc cÊu t¹o tríc theo çc kÝch thíc cña tiÕt diÖn cét:

B = b + 2.c1


55



Trêng ®¹i häc vinh - khoa x©y dùng ®å ¸nkÕt cÊu thÐp Trong ®ã:

b - bÒ réng cña tiÕt diÖn phÇn cét díi( kÝch thíc vu«ng gãc víi

mÆt ph¼ng uèn cña tiÕt diÖn cét ).

c1 - phÇn nh« ra cña conxon b¶n ®Õ lÊy c1 = 60 mm.⇒B = 200 + 2. 60 = 320 (mm)

- ChiÒu dµi L cña b¶n ®Õ ®îc tÝnh theo c«ng thøc:

2

, , ,

6.( )

2. . . 2. . . . .bd

bd b loc bd b loc bd b loc

N N M L

B R B R B Rψ ψ ψ = + +

Trong ®ã : bϕ - hÖ sè t¨ng cu¶ bª t«ng khi chÞu nÐn côc bé:

Chän tríc bϕ = 1,2

Bªt«ng mãng B15, Rb = 0,85 KN/cm2

Rb,loc = . . 1,2.1.0,85 1,02b b Rϕ α = = KN/cm2

2

, , ,

6.( )2. . . 2. . . . .bd

bd b loc bd b loc bd b loc

N N M L

B R B R B Rψ ψ ψ = + +

2

64,34 64,34 6.2033371,921( )

2.32.0,75.1, 02 2.32.0,75.1, 02 32.0, 75.1,02cm

= + + =

Chän chiÒu dµi b¶n ®Õ : L = 72 cm.

*TÝnh øng suÊt t¹i mÐp b¶n ®Õ theo ph¬ng ph¸p mÆt ph¼nguèn :

max ,2

6.

b loc

bd bd bd bd

N M R

B L B Lσ ψ = + ≤

2 2max 2

64,34 6.203330,763 / 0,765 /

72.32 32.72 KN cm KN cmσ = + = ≤


56

3 1,5mb

bd

A A

ϕ = ≤




min ,2

6. b loc

bd bd bd bd

N M R

B L B Lσ ψ = − ≤

2 2

min 2

64,34 6.20333 0,707 / 0, 765 /72.32 32.72

KN cm KN cmσ = − = − ≤

Ta cÊu t¹o cho trôc gi÷a cña b¶n ®Õ trïng víi trôc cét díi, th©n

cét vµ çc sên chia b¶n ®Õ thµnh çc « b¶n cã çc ®iÒu kiÖn

biªn kh¸c nhau. M« men uèn lín nhÊt ë mçi « nµy tÝnh cho d¶i

réng 1 ®¬n vÞ.2. .i i b iM d σ α =

Trong ®ã :bσ - øng suÊt nÐn cña bª t«ng mãng bªn díi « b¶n ®îc suy ra tõ

gi¸ trÞ σ max vµ σ min ®· tÝnh ë trªn vµ lÊy gi¸ trÞ lín nhÊt t¬ng

øng víi mçi « ®Ó tÝnh cho « ®ã.

di : nhÞp tÝnh to¸n cña « b¶n thø i

bα : hÖ sè tra b¶ng phô thuéc vµo lo¹i « b¶n

- Víi b¶n kª 4 c¹nh : Gi̧ trÞ nµy ®îc tra b¶ng dùa trªn tû sè:

b1/a1.a1 lµ c¹nh ng¾n cña « b¶n, d = a1

- - Víi b¶n kª 3 c¹nh : Gi̧ trÞ nµy ®îc tra b¶ng dùa trªn tû sè:

b2/a2.

a2 lµ chiÒu dµi biªn tù do cña « b¶n, d = a2

b2 lµ chiÒu dµi c¹nh vu«ng gãc víi biªn tù do cña « b¶n,

C¨n cø vµo çc kÝch thíc nh trªn h×nh vÏ ta tÝnh ®îc çc gi¸ trÞ:2

1 0,454 / KN cmσ = ; 22 0,765 / KN cmσ =

+ T¹i « 1 : d1 = a2 = 22 cm ; b2 = 15,5 cm


57




0 , 7 6

5

0 , 4 5 4

0 , 2

4 7

0 , 7

0 7

12

12

125

10

220

10

220

10

125

60 150 300 150 60

720

1 5 5

10 1 5 5

h =6mmf

3 2 0

2

2

15,50,7

22

b

a= =

Tra b¶ng ®îc : 0,088bα =

2

1. .i b iM d σ α = = 0,454. 0,088. 222

= 19,34 KN.cm

+ T¹i « 2 : d2 = a2 = 19,9 cm

b2 = 9,7 cm

2

2

9,70,48

19,9

b

a= =

Tra b¶ng ®îc : 0,06bα =

M2 =0,06 . 0,765. 19,92 = 18,177 KNcm

*Mmax = M1 = 19,34 KN.cm.

VËy ta lÊy trÞ sè m«men nµy ®Ó tÝnh chiÒu dµy b¶n ®Õ cét .6. 6.19,34

2,35. 1.21c

M t cm

f γ = = = , chọn t = 2,4 cm

b. TÝnh çc bé phËn ë ch©n cét :

*TÝnh dÇm ®Õ ch©n cét vµ sên:

Theo çch bè trÝ dÇm sên nh h×nh vÏ th× diÖn chÞu t¶i cña

dÇm < sên kh«ng ®¸ng kÓ ta tÝnh chóng cïng chÞu t¶i (theo

dÇm) chÞu t¶i ph©n bè ®Òu:


58




Sên A: S¬ ®å tÝnh lµ c«ng xon ngµm vµo b¶n çnh cét

chÞu t¸c dông cña t¶i träng ph©n bè ®Òu do ¸p lùc díi ®¸y

mãng:

2 0,765.1,5.12,5 14,344 s sq aσ = = = KN/cmToµn bé lùc Nnh truyÒn tõ nh¸nh cét xuèng b¶n ®Õ th«ng qua

hai dÇm ®Õ vµ sên hµn vµo çnh cña cét cã 4 ®êng hµn. V×

vËy dÇm ®Õ chÞu t¸c dông cña phÇn ph¶n lùc qq® thuéc tiÕt

diÖn truyÒn t¶i cña nã.

ChiÒu cao dÇm ®Õ ®îc x¸c ®Þnh tõ ®iÒu kiÖn ®êng hµn liªn

kÕt cét víi ®Çm ®Õ ®ñ dµi ®Ó chÞu lùc Ndd truyÒn tõ cét sang

dÇm.(12,5 11).32.0,454 314,41dd N KN = + = kNcm

Gi¶ thiÕt chiÒu cao ®êng hµn hf = 0,6 cm, Tæng chiÒu dµi ®-

êng hµn tÝnh theo c«ng thøc :

min

314,4120,80

2 ( ) . 2.0,6.0,7.18.1dd

w f w c

N l cm

h f β γ = = =

Chän chiÒu cao dÇm ®Õ : hd® =25 cm

+M«men : Ms = 2 2. 14,344.12,5 1120,632 2

s sq l = = (KNcm)

Lùc c¾t : Vs = qs. ls = 14,344.12,5 = 179,3 KN

BÒ dµy dÇm ®Õ cÇn thiÕt cho ®iÒu kiÖn chÞu uèn:

2 2

6. 6.1120,630,662

. 21.22dd dd

M t cm

f h= = =

BÒ dµy dÇm ®Õ cÇn thiÕt cho ®iÒu kiÖn chÞu c¾t:179,3

0,680. 12.22dd v dd

V t cm f h= = =

VËy chiÒu dµy dÇm ®Õ ®· chän td® = 10mm lµ tho¶ m·n .

Ta chän tiÕt diÖn sên b»ng tiÕt diÖn dÇm ( 250x10 mm).

*KiÓm tra ®êng hµn :

2 2

6 6.1120,6313,90

2. . . 2.0,70,6.(25 1)w f f w

M

h l σ

β = = =

− KN/cm2


59




179,38,90

2. . . 2.0,7.0,6.(25 1)w f f w

V

h l τ

β = = =

− kN/cm2

2 2 2 2 213,90 8,9 16,5 / 18t w w wf kN cm f σ σ τ = + = + = < = kN/cm2

Çc ®êng hµn ngang liªn kÕt dÇm ®Õ, sên víi b¶n ®Õ chännh nhau vµ b»ng hf = 6mm. Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:

2 2min

14,34411,95 / ( ) . 0,7.1800 12,6 /

2. 2.0,6ds

w f wf f

qkN cm f f kN cm

hσ β β = = = < = = =

TÝnh to¸n sên B: S¬ ®å tÝnh lµ c«ng xon ngµm vµo b¶n çnh

cét chÞu t¸c dông cña t¶i träng ph©n bè ®Òu do ¸p lùc díi ®¸y

mãng: 2 0, 247.2.11 5, 434 s sq aσ = = = KN/cm

+M«men : Ms =2 2. 5,434.15,5

652,762 2

s sq l = = (KNcm)

Lùc c¾t : Vs = qs. ls = 5,434.15,5 =84,23 KN

Ta chän tiÕt diÖn sên b»ng tiÕt diÖn dÇm ( 250x10 mm)

*KiÓm tra ®êng hµn :

2 26 6.652,76 8,092. . . 2.0,7.0,6.(25 1)w

f f w

M h l

σ β

= = =− KN/cm2

84,234,18

2. . . 2.0,7.0,6.(25 1)w f f w

v

h l τ

β = = =

− kN/cm2

2 2 2 2 28,09 4,18 9,11 / 18t w w wf ckN cm f σ σ τ γ = + = + = < = kN/cm2

Çc ®êng hµn ngang liªn kÕt dÇm ®Õ, sên víi b¶n ®Õ chän

nh nhau vµ b»ng hf = 6mm. Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:

2 2min

5,434 4,53 / ( ) . 0,7.1800 12,6 /2. 2.0,6

dsw f wf

f

q kN cm f f kN cmh

σ β β = = = < = = =

c.TÝnh bul«ng neo ë ch©n cét:

T×m ra tæ hîp m«men uèn lín nhÊt vµ lùc däc nhá nhÊt : TÜnh

t¶i vµ giã tr¸i

T¶i träng thêng xuyªn , thêng lµm gi¶m lùc kÐo trong bul«ng

neo nªn khi tÝnh bul«ng neo , hÖ sè vît t¶i cña t¶i träng thêng

xuyªn lÊy b»ng 0,9 .Néi lùc dïng ®Ó tÝnh bul«ng neo lµ :


60




M = -203,33 (kN.m)

N = -64,34 (kN)

V = -51,97(kN)

Tæng lùc kÐo trong th©n çc bul«ng neo ë mét phÝa ch©ncét:

1

. 20333 64,34.24,5344,16

54,5

M N aT kN

y

− −= = =

Mçi bªn sö dông 2 bul«ng cã cêng ®é neo: 240 /ba f kN cm= .

DiÖn tÝch cÇn thiÕt cña mçi bul«ng :

1 2344,164,302

2 2.40 ycba

T A cm

f = = =∑

Chän mçi bªn 2 bul«ng ®êng kÝnh ngoµi D = 27 mm,

Cã diÖn tÝch gi¶m yÕu lµ : Abn = 4,59 cm2 > Ayc

Lùc kÐo trong th©n çc bul«ng neo ë mét phÝa ch©n cét:

2

20333 64,34306,71

2 60 2b

M N T

l = − = − =

Do T2<T1 nªn ®êng kÝnh bul«ng ®· chän ®¹t yªu cÇu.

9.1.2. ThiÕt kÕ chi tiÕt vai cét:

Vai cét lµ 1 dÇm c«ngxon cã tiÕt diÖn kh«ng ®æi.

Vai cét chÞu t¸c dông cña t¶i träng tÜnh cña dÇm cÇu trôc vµ

t¶i träng ®éng cña cÇu trôc. T¶i träng tÝnh to¸n t¸c dông lªn

vai cét lµ :

Gdct = 57 KN; Dmax = 159,21 KN

VËy lùc t¸c dông lªn vai cét lµ:

V = Dmax + Gct = 159,21 + 57 = 216,21 KN

M = (Dmax + Gct ).( l1 – h) = (159,21 + 57 ).(0,75 – 0,45) =

64,863 KN

Chän bÒ réng çnh dÇm vai cét bf dv= 20 cm, bÒ réng cña

sên gèi dÇm cÇu trôc bdct = 20 cm, bÒ dµy s¬ bé çc çnh

vai cét tf dv = 1 cm

max3 3 216,21t . . 0,7 702 2 (20 2.1).21.1( 2 ). .w dv

dct f c

V cm mmb t f γ ≥ = = =++


61




Chän tw = 0,8 cm

ChiÒu cao cña tiÕt diÖn :

max3 3 216,21. . 33,78

2 2 0,8.12.1. .w dv

w v c

V h cm

t f γ ≥ = =

Chän hw = 40 cm, bf = 20 cm, tf = 1cm.

⇒VËy tiÕt diÖn cã kÝch thíc nh h×nh vÏ :

25

bul «n gt h¦ êNGØ20

THÐP GI»NG U20

+7.50

10 10

h =6mmf

h = 6 m m

f h = 8 m m

f

1 2 18

16

1 0

10

4

2 0

200

750

A

4 0 0

430

4 2 0

5 0 0

1 0

20040 40

500

275

*TÝnh to¸n ®Æc trng h×nh häc cña tiÕt diÖn:

- M«men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn:

Ix=

++ f f

2

f

3

f f

3

ww b.t.2

h

12

t. b2

12

h.t=

3 320,8.40 20.1

2. 20,5 .1.2012 12

+ +

= 21080

cm4

- M«men chèng uèn :


62




Wx=h

I.2 x =2.21080

42= 1003,8 cm3

320,5.1.20 410

dv

f S cm= =

*KiÓm tra bÒn cho tiÕt diÖn : f .15,1τ.3σσ c

21

21td γ ≤+=

Trong ®ã: 201

. 6486,3.40σ 6,15 /

. 1003,8.42 x d

M h KN cm

W h= = = .

1

.τ

f

x w

V S

I t = =

216,21.4105,26

21080.0,8=

2 2 2 2

σ 6,15 3.5, 26 10,99 / 1,15 1,15.21.0,9 21, 735 /td c KN cm f KN cmγ = + = < = =

⇒VËy ®iÒu kiÖn bÒn ®îc tho¶ m·n.

*KiÓm tra æn ®Þnh côc bé çnh nÐn dÇm :

f

E.5,0

t

b

f

0 ≤

40 (20 0,8).0,5 2,1.10

9,6 0,5. 15,81 21 f

b

t

−= = < =

⇒VËy ®iÒu kiÖn æn ®Þnh ®îc tho¶ m·n.*KiÓm tra æn ®Þnh côc bé cña b¶n bông dÇm :

4

40 21λ . . 1, 58 3, 2

t 0,8 2,1.10

ww w

w

h f

E λ = = = < =

⇒VËy b¶n bông æn ®Þnh.

*KiÓm tra æn ®Þnh b¶n bông díi t¸c dông cña øng suÊt ph¸p :

f

E.5,5

t

h

w

w ≤

89,1712150

10.1,2.5,533,33

2,1

40

t

h 6

w

w =<==

⇒VËy b¶n bông æn ®Þnh.

Theo cÊu t¹o, chän chiÒu cao ®êng hµn liªn kÕt dÇm vai vµo

cét hf = 0,8 cm

ChiÒu dµi tÝnh to¸n cua çc ®êng hµn liªn kÕt dÇm vai víi

b¶n çnh cét x¸c ®Þnh nh sau:PhÝa trªn çnh (2 ®êng hµn): lw= 20-1 =19 cm


63




PhÝa díi çnh (4 ®êng hµn): lw=0,5.(20- 0,8) -1 =8,6 cm

ë b¶n bông (2 ®êng hµn): lw= 40 -1 =39 cm

Tõ ®ã, diÖn tÝch tiÕt diÖn vµ momen chèng uèn cña çc

®êng hµn trong liªn kÕt.Aw = 2.0,8.39 = 62,4 cm2

3 3 22 219.0, 6 8, 6.0,3 0, 6.39 2

2 ( 19.0, 6.20 ) (2. 2.8, 6.0, 6.19 ) . 1125, 212 12 12 40

W

= + + + + =

cm

2 2min

6486,3. 216,21( ) ( ) 6,73 ( . ) . 0,7.18.0,9 11,341125,2 62,4td w c f σ β γ = + = < = =

KÝch thíc cña cÆp sên gia cêng cho bông dÇm vai lÊy nhsau:

- ChiÒu cao:hs = hwdv = 40 cm

- BÒ réng : bs=400

40 53,3330

+ = mm, chän bs= 60 mm

- BÒ dµy : ts 4

212 2.6. 0,38

2,1.10 s

f b cm

E ≥ = = , chän ts=1 cm

9.2. tÝnh to¸n liªn kÕt nèi xµ ngang vµ cét:

9.2.1. X¸c ®Þnh s¬ bé kÝch thíc, cÊu t¹o mÆt bÝch :

Ta dïng bu l«ng cêng ®é cao, cÊp bÒn 8.8. Cã cêng ®é tiªu

chuÈn tøc thêi :

Fub = 110 (kN/cm2)

§Ó çc bul«ng lµm viÖc hîp lý ta bè trÝ bul«ng theo 2 d·y víi

kho¶ng çch gi÷a çc bul«ng theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc thùc tÕ

vµ theo cÊu t¹o :

- Chän bul«ng d = 20 mm, gi¶ thiÕt ban ®Çu chiÒu dµy mÆt

bÝch liªn kÕt lµ : ( )mm20ts = = 2cm.

- Kho¶ng çch tõ t©m 2 bu l«ng gÇn nhau theo mäi híng:

+ Nhá nhÊt lµ 2,5d = 2,5.2= 5 (cm)

+ Lín nhÊt :( )

( )

=

=

mm240t12

mm160d8

s

- Kho¶ng çch tõ t©m bu l«ng ®Õn mÐp sên :


64




+ Nhá nhÊt : 1,5d = 30(mm).

+ Lín nhÊt :( )

( )

=

=

mm160t8

mm80d4

s

Tõ çc th«ng sè c¬ b¶n nh trªn ta chän s¬ bé 10 bul«ng vµ

cÊu t¹o cho nót liªn kÕt nh h×nh vÏ :

570

4050

2 0 0

5 0

5 0

1 0 0

h =8f

h =8f

h =8f

40 120 120 120 50 30

9.2.2. TÝnh to¸n vµ kiÓm tra mÆt bÝch:

a, Chän cÆp néi lùc tÝnh to¸n:

§Ó tÝnh to¸n bul«ng ta chän çc cÆp néi lùc g©y kÐo nhiÌu

nhÊt cho çc bu l«ng nh sau trong b¶ng tæ hîp :

CÆp 4,11,15,23 cña ®Ønh cét : cã

( )

( )

( )

121,05

44,63

31, 65

M KNm

N KN

V KN

=

= − = −

b, KiÓm tra bÒ dµy mÆt bÝch:

ChiÒu dµi vµ chiÒu réng cña mÆt bÝch lÊy theo cÊu t¹o nh

trªn, cßn chiÒu dµy mÆt bÝch ph¶i ®¶m b¶o lµm viÖc nh b¶ndÇm chÞu uèn cã liªn kÕt ngµm t¹i çc hµng bul«ng.

S¬ ®å tÝnh chiÒu dµy mÆt bÝch nh sau :

8

l. NM k

max =

6

t.lW

2ss= ⇒

f .l

N.B.3.5,0t

s

k 1s ≥

Trong ®ã :


65




+ B1 = 100(mm) = 10 (cm) lµ kho¶ng çch 2 d·y

bul«ng.

+ ls = 570 (mm) = 57(cm) lµ chiÒu dµi mÆt bÝch.

+ f = 21 (KN/cm2

) cêng ®é thÐp mÆt bÝch.+ ( )

12105 44,63246,685

2 45 2 K

f

M N N KN

h= + = − = ( N : lµ lùc

nÐn ).

⇒ ( )3.10.246,685

2( ) 0,5. 1, 2457.21 st cm cm= ≥ = .

9.2.3. X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu lùc cña liªn kÕt bu l«ng:

a, X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu lùc cña liªn kÕt bul«ng:

*TÝnh kh¶ n¨ng chÞu kÐo cña bul«ng cêng ®é cao :

[ ] .tb bntb

N f A= = 40. 2,45 = 98 ( kN)

*TÝnh kh¶ n¨ng chÞu trît cña bul«ng cêng ®é cao:

[ ] f

2 b

1 b bnhb b n...A.f N

=

γ

µ γ

Trong ®ã:

+ f hb= 0,7.110 = 77 (kN/cm2) : cêng ®é chÞu kÐo cña

bul«ng cêng ®é cao .

+ Víi bul«ng d = 20 tra b¶ng ®îc Abn = 2,45 (cm2).

+ 11 b =γ : hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña liªn kÕt phô

thuéc vµo sè bul«ng

+ 2 1,35bγ = : hÖ sè ®é tin cËy

+ 58,0= µ : hÖ sè ma s¸t .

+ nf : sè mÆt ph¼ng ma s¸t tÝnh to¸n nf = 1 ⇒ [ ] ( )

0,5877.2,45.1. .1 81,05

1,35b N kN = =

*TÝnh to¸n bul«ng liªn kÕt :

H×nh vÏ:


66




240

360

480

2 0 0

5 0

5 0

1 0 0

h =8f

h =8f

h =8f

120

- Lùc kÐo trong çc bul«ng ë çc hµng:

Díi t¸c dông cña m«men uèn M lùc kÐo trong bu l«ng hµng1,2,3,4 nh sau :

∑

=2i

ii

h

h.MT

Trong ®ã :

hi : lµ kho¶ng çch tõ hµng bul«ng thø i ®Õn trôc trung

hoµ ( ®i qua hµng bul«ng trong cïng chÞu kÐo Ýt h¬n do chiÒu

m«men t¸c dông).M : lµ m«men tÝnh to¸n .

( )2

1 2 2 2 2

121,05.10 .1233,624

12 24 36 48T kN = =

+ + +;

( )2

2 2 2 2 2

121,05.10 .2467,248

12 24 36 48T kN = =

+ + +

( )2

3 2 2 2 2

121,05.10 .36100,872

12 24 36 48

T kN = =

+ + +

;

( )2

4 2 2 2 2

121,05.10 .48134,496

12 24 36 48T kN = =

+ + +

- Lùc kÐo trong 1 bu l«ng hµng ngoµi cïng duíi t¸c dông cña

c¶ lùc däc vµ m«men lµ :

n

N

2

T N 4

K +=

Bá qua lùc däc N

n =10 lµ sè lîng bul«ng.


67




=>134, 496

67,25( ).2

K N kN = =

- §iÒu kiÖn bÒn: Nk=67,25 kN < Ntb = 98 kN.

31,65

( ) ( ) 3,165( ) 81,05( ).10Q

Q

N kN kN n= = = <VËy bul«ng tho¶ m·n kh¶ n¨ng chÞu lùc

9.2.4. TÝnh to¸n ®êng hµn nèi cét vµo mÆt bÝch:

§êng hµn liªn kÕt b¶n bông vµ b¶n çnh tiÕt diÖn xà vµo sên

nèi ®îc tÝnh to¸n chÞu lùc M,N,Q . Liªn kÕt hµn trong nhµ m¸y

dïng m¸y hµn tù ®éng d©y hµn C B-08A nªn cã 0,7 f β = ; 1 sβ =

ChiÒu cao ®êng hµn ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn cÊu t¹o :

( )min1,2. 1, 2.9 10,8 f h t mm≤ = =

( )mm6hh minf =≥

Chän s¬ bé chiÒu cao ®êng hµn : hf = 8 (mm).

- KiÓm tra liªn kÕt hµn chÞu M,Q :

( ) cminw

22

td .f .A

Q

W

Mγ β σ ≤

+

=

ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña ®êng hµn lÊy nh sau:

+ ë phÝa trªn çnh : lw = 22 -1 = 21 (cm).

+ ë phÝa díi çnh : lw = 22 - 0,9 - 2.0,8 - 1 = 18,5 (cm).

+ Theo chiÒu cao b¶n bông : lw = 45 - 2.1,0 - 2.0,8 = 41,4

(cm).

+ DiÖn tÝch mèi hµn :

[ ]{ } ( )2w. 0,8. 2. 21 18, 2 41, 4 128, 96 f A h l cm= = + + =∑

+ M«men qu¸n tÝnh cña mèi hµn ®èi víi trôc x-x:

( )

2 23 3

4

21.0,8 45 0,8 18,5.0,8 41,4 0,8 0,8.432. .21.0,8 2. .18,5.0,8 2.

12 2 12 2 12

40422,34

x I

cm

+ − = + + + +

=

+ M«men kh¸ng uèn cña mèi hµn :

( )32. 2.40422,34

1796,5445h

hc

I

W cmh= = =


68




( ) ( ) ( )2 22

2 2

min

121,05.10 31,656,7 / . 12,6 /

1796, 54 128, 96td wkN cm f kN cmσ β = + = < =

Víi ( )21,0.15,50 15,5 / s ws f kN cmβ = = .

( )2. 0, 7.18 12,6 / f wf f kN cmβ = = .

VËy chiÒu cao ®êng hµn hh = 8 (mm) ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc

M,Q

9.3. TÝnh to¸n liªn kÕt ®Ønh xµ ngang:

9.3.1.TÝnh to¸n liªn kÕt mÆt bÝch:

Ta dïng bu l«ng cêng ®é cao 8.8 cã cêng ®é tiÒu chuÈn tøc

thêi Rbtc

= 110 (kN/cm2).

®Ó tÝnh to¸n bul«ng ta chän cÆp néi lùc nh sau trong b¶ng tæ

hîp :

cÆp cã

( )

( )

( )

48, 47

20,55

2,05

M kNm

N kN

Q kN

=

= − =

ta ®a vÒ trôc to¹ ®é vu«ng gãc n»m trong mÆt ph¼ng tiÕtdiÖn ®Ønh xà :

( )

( )

( )0

7343

.cos5,71 .sin5,71 20,55.cos5,71 2,05.sin5,71 20,65

.cos5,71 .sin5,71 2,05.cos5,71 20,55.sin5,71 4,08

o

o o o o

o

o o o

o

M M kGm

N N Q kN

Q Q N kN

= = = + = + =

= + = + =

§Ó çc bul«ng lµm viÖc hîp lý ta bè trÝ bul«ng theo 2 d·y víi

kho¶ng çch gi÷a çc bul«ng theo

®iÒu kiÖn lµm viÖc thùc tÕ vµtheo cÊu t¹o :

- Chän bul«ng d = 20, gi¶ thiÕt

ban ®Çu chiÒu dµy mÆt bÝch liªn

kÕt lµ : ( )mm20t s = = 2cm.

- Kho¶ng çch tõ t©m 2 bu

l«ng gÇn nhau theo mäi híng:

+ Nhá nhÊt lµ 2,5d = 2,5.2= 5(mm)


69

200

20050 50

5 0 0

4 0

1 3 0

1 6 0

1 3

0

4 0

6 0

7 0

7 0

6 0

h =8f

h =8f




+ Lín nhÊt :( )

( )

=

=

mm240t12

mm160d8

s

- Kho¶ng çch tõ t©m bu l«ng ®Õn mÐp mÆt bÝch:

+ Nhá nhÊt : 1,5d = 30(mm).

+ Lín nhÊt :( )

( )

=

=

mm160t8

mm80d4

s

Tõ çc th«ng sè c¬ b¶n nh trªn ta chän

s¬ bé 8 bul«ng vµ cÊu t¹o cho nót liªn kÕt nh h×nh vÏ:

- ChiÒu dµi vµ chiÒu réng cña mÆt bÝch

lÊy theo cÊu t¹o nh trªn, cßn chiÒu dµy mÆt bÝch ph¶i

®¶m b¶o mÆt bÝch lµm viÖc nh b¶n

dÇm chÞu uèn cã liªnkÕt ngµm t¹i çc hµng bul«ng.

S¬ ®å tÝnh chiÒu dµy mÆt bÝch nh

sau :

2.

6

s wl t W = ⇒ 13. .

0,5..

k w

s

B N t

l f ≥

Trong ®ã :+ B1 = 100(mm) = 10(cm) lµ kho¶ng çch 2 d·y bu l«ng.

+ ls = 500 (mm) = 50(cm) lµ chiÒu dµi mÆt bÝch

+ R = 21 (kN/cm2) cêng ®é thÐp lµm mÆt bÝch.

+ ( )4847 20,65

151,242 30 2 K

M N N KN

h= − = − =

⇒ ( )3.10.151,24

2( ) 0,5. 1, 2634.21

st cm cm= ≥ = .

VËy ( )cm2ts = nh gi¶ thiÕt tho¶ m·n chÞu lùc .

9.3.2. X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu lùc cña liªn kÕt bu l«ng:

*TÝnh kh¶ n¨ng chÞu kÐo cña bul«ng cêng ®é cao :

[ ] .tb bntb

N f A= = 40. 2,45 = 98 ( kN)

*TÝnh kh¶ n¨ng chÞu trît cña bul«ng cêng ®é cao:

[ ] f

2 b

1 b bnhb b n...A.f N

=

γ

µ γ

Trong ®ã:


70

s¦ ên nèi

Nk

b¶n bông

bu l«ng

mÆt bÝch

Nk




+ f hb= 0,7.110 = 77 (kN/cm2) : cêng ®é chÞu kÐo cña

bul«ng cêng ®é cao .

+ Víi bul«ng d = 20 tra b¶ng ®îc Abn = 2,45 (cm2).

+ 11 b =γ : hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña liªn kÕt phôthuéc vµo sè bul«ng

+ 2 1,35bγ = : hÖ sè ®é tin cËy

+ 58,0= µ : hÖ sè ma s¸t .

+ nf : sè mÆt ph¼ng ma s¸t tÝnh to¸n nf = 1

⇒ [ ] ( )0,58

77.2,45.1. .1 81,051,35b

N kN = =

*TÝnh to¸n bul«ng liªn kÕt :- TÝnh to¸n víi cÆp néi lùc trªn :

Díi t¸c dông cña m«men uèn M lùc kÐo trong bu l«ng nh sau:

∑

=2i

ii

h

h.MT

Trong ®ã :

hi : lµ kho¶ng çch tõ hµng bul«ng thø i ®Õn trôc trung

hoµ ( ®i qua hµng bul«ng ngoµi cïng chÞu kÐo Ýt h¬n do chiÒum«men t¸c dông).

M : lµ m«men tÝnh to¸n .

( )1 2 2

4847.1096,94

10 20T kN = =

+ ( )2 2 2

4847.20193,88

10 20T kN = =

+

Lùc kÐo trong 1 bu l«ng díi t¸c dông

cña c¶ lùc däc vµ m«men lµ :

( )

193,88

96,942 K N kN = =

( V× N lµ lùc nÐn nªn bá qua )

Lùc c¾t trong mét bu l«ng ph¶i chÞu :

( )4,08

0,686 6

c

QQ kN = = =

⇒Lùc kÐo lín nhÊt trong bu l«ng hµng 1

ph¶i chÞu do t¸c dông ®ång thêi cña lùc c¾t vµ m«men lµ- KiÓm tra :


71




Nk= 96,94 kN < Ntb = 98 kN.

0, 68( ) 81, 05( ).Q

N kN kN = <

9.3.3. TÝnh to¸n ®êng hµn liªn kÕt rêng vµo mÆt bÝch :

Liªn kÕt hµn trong nhµ m¸y dïng m¸y hµn tù ®éng cã 0,7 f β = ;1,0 s

β =

ChiÒu cao ®êng hµn ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn cÊu t¹o :

( )min1,2. 1, 2.9 10,8 f h t mm≤ = =

( )min 6 f h h mm≥ =

Chän s¬ bé chiÒu cao ®êng hµn : hf = 8 (mm).

- KiÓm tra liªn kÕt hµn chÞu M,Q :

( ) cminw

22

td .f .A

Q

W

Mγ β σ ≤

+

=

ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña ®êng hµn lÊy nh sau :

+ ë phÝa trªn çnh : lw = 20 -1 = 19 (cm).

+ ë phÝa díi çnh : lw = 20 - 0,9 - 2.0,8 - 1 = 16,5 (cm).

+ Theo chiÒu cao b¶n bông : lw = 28 - 2.0,8 = 26,4 (cm).

+ DiÖn tÝch mèi hµn :

[ ]{ } ( )2. 0,8. 2. 19 16,5 26, 4 99, 04 f h A h l cm= = + + =∑+ M«men qu¸n tÝnh cña mèi hµn ®èi víi trôc x-x :

( )

2 23 3

4

19.0,8 30 1,6 16,5.0,8 28 2.0,8 0,8.26,2. .19.0,8 2. .16,5.0,8 2.

12 2 12 2 12

14645,32

w I

cm

+ − = + + + +

=

+ M«men kh¸ng uèn cña mèi hµn :

( )32. 2.14645,32926,92

30 1.6w

h

h

I W cm

h= = =

+

( ) ( ) ( )2 22

2 2

min

48, 47.10 4, 085,23 / . 12,6 /

926,92 99,04td wkN cm f kG cmσ β = + = < =

Víi ( )2

1,0.15,5 15,5 / s ws f kN cmβ = = .


72




( )2. 0, 7.18 12,6 / f wf f kN cmβ = = .

VËy chiÒu cao ®êng hµn hf = 8 (mm) ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc

M,Q

9.4. TÝnh to¸n liªn kÕt tiÕt diÖn 1/6L (vÞ trÝ thay ®æi

tiÕt diÖn xµ ngang):

Do t¶i träng vµ m«men t¹i 1/6 L xÊp xØ vµ bÐ thua t¹i

®Ønh nhµ nªn liªn kÕt t¹i tiÕt diÖn 1/6 L ®îc bè trÝ nh trªn

®Ønh nhµ.


73

Documents

Thuyet Minh Do An