Hướng dẫn kiểm tra đầm trong công nghiệp

Hệ dầm sàn thép là một bộ phận kết cấu quan trọng và phổ biến trong các công trình thép. Hiện nay, đã có nhiều sách giáo trình kết cấu thép trình bày về lý thuyết tính toán cơ bản của hệ kết cấu này nhưng trong đó còn có những nội dung chưa được đề cập tới hoặc đề cập chưa cụ thể. Cuốn sách này đã bổ sung một số nội dung như sau: tính toán và bố trí sườn đầu dầm phụ I định hình, tính toán liên kết giữa dầm phụ và dầm chính, xác định vị trí kiểm tra ổn định cục bộ của các ô bụng dầm tổ hợp, thực hiện ví dụ tính toán chi tiết đối với cả ba loại hệ dầm [hệ dầm đơn giản, hệ dầm phổ thông, hệ dầm phức tạp] và bổ sung các hình vẽ minh họa chi tiết, trực quan. Cuốn sách này bao gồm những kiến thức cơ bản nhất về thiết kế hệ dầm sàn thép, giúp người đọc có thể thiết kế được những cấu kiện: bản sàn, dầm phụ, dầm chính và các liên kết trong hệ dầm sàn thép.

Nội dung của sách được biên soạn phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép hiện hành “TCXDVN 5575-2012. Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế”. Cấu trúc của sách gồm 2 phần chính:

Phần I: Từ Chương 1 đến 3 trong đó giới thiệu tổng quan về hệ kết cấu dầm sàn thép, những nguyên lý thiết kế và tính toán hệ dầm sàn thép, phương pháp tính toán các chi tiết hệ dầm sàn về độ bền và ổn định, tính toán thiết kế các dạng liên kết hàn, liên kết bu lông.

Phần II: Chương 4 là thực hành thiết kế hệ dầm sàn thép bao gồm các thí dụ tính toán minh họa để các kỹ sư, sinh viên có thể hiểu và vận dụng chính xác các qui định của tiêu chuẩn trong việc thiết kế hệ dầm sàn thép.

Cuốn sách Tính toán thiết kế hệ dầm sàn thép được dùng làm tài liệu giảng dạy, học tập cho giảng viên, sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng đồng thời dùng làm tài liệu hướng dẫn đồ án thép 1 và làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sư thiết kế.

Thủ tụcHành chính

Tin nổi bật

• Giới thiệu danh mục sách mới tháng 12 - 2023 [Phần 2] Tiếp tục chuỗi sách mới tháng 12, nhà xuất bản Xây dựng xin trân trọng gửi tới quý độc giả

Giới thiệu danh mục sách mới tháng 12 - 2023 do Nhà xuất bản Xây Dựng phát hành

Tháng cuối năm này, nhà xuất bản Xây dựng xin trân trọng gửi tới quý độc giả 5 đầu sách mới. Chúc quý vị độc giả sẽ lựa chọn được cuốn sách hay và phù hợp với mình nhất.

• 1. cấu thép 2 - 1 I. SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1. Số liệu thiết kế Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp có cầu trục. Các số liệu thiết kế: • Nhịp khung: L = 24 m. • Bước khung: B = 7.5 m; toàn bộ nhà dài 15B = 112.5 m. • Sức trục: Q = 8 tấn; Số cầu trục làm việc trong xưởng là 2 chiếc, chế độ làm việc trung bình. • Cao trình đỉnh ray: H1 = 9 m. • Vùng gió: IIIB • Dạng địa hình xây dựng công trình: B • Chiều cao dầm cầu trục: hdct = 0.75 m; Chiều cao ray: hr = 0,15 m. • Nhịp cửa trời: Lct = 4 m • Chiều cao cửa trời: Hct = 2 m • Mái lợp tôn múi dày 0,51mm • Vật liệu: Thép CCT34, hàn tự động, que hàn N42 [d = 3÷5mm] hoặc tương đương. • Bê tông móng cấp độ bền B15. • Kết cấu bao che: Tường xây gạch cao 1,5 m ở phía dưới, thưng tôn ở phía trên. 2. Nhiệm vụ thiết kế 2.1 Thuyết minh tính toán • Thành lập sơ đồ kết cấu: Xác định kích thước khung ngang, lập mặt bằng lưới cột, bố trí hệ giằng mái, hệ giằng cột. • Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang: tải trọng mái, tải trọng cầu trục, tải trọng gió. • Thiết kế xà gồ [2 phương án: tiết diện cán nóng và tiết diện dập nguội]. • Tính nội lực khung ngang. Vẽ biểu đồ nội lực M, N, V cho từng trường hợp tải trọng. Lập bảng thống kê nội lực, bảng tổ hợp nội lực cho các tiết diện đặc trưng của cột và xà mái. • Thiết kế khung ngang gồm cột và xà. Tính các chi tiết: Chân cột, vai cột, liên kết xà với cột, mối nối xà. • Thiết kế dầm cầu trục, cột sườn tường. 2.2. Bản vẽ thể hiện 01 bản vẽ khổ A1 gồm: • Sơ đồ khung ngang. • Hệ giằng mái, giằng cột.
• 2. cấu thép 2 - 2 • Cột khung, các mặt cắt và chi tiết của thân cột. • Xà, các mặt cắt và chi tiết của xà. • Bảng thống kê vật liệu, ghi chú và chỉ dẫn cần thiết. II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1. Sơ đồ kết cấu khung ngang Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I. Cột có tiết diện không đổi liên kết ngàm với móng, liên kết cứng với xà. Theo yêu cầu kiến trúc và thoát nước, chọn xà ngang có độ dốc với góc dốc α = 100 [tương đương i = 17 %]. Do tính chất làm việc của khung ngang chịu tải trọng bản thân và tải trọng gió là chủ yếu, nên thông thường nội lực trong xà ngang ở vị trí nách khung thường lớn hơn nhiều nội lực tại vị trí giữa nhịp. Cấu tạo xà ngang có tiết diện thay đổi, khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột một đoạn [0,35 ÷ 0,4] chiều dài nửa xà. Tiết diện còn lại lấy không đổi. Cửa trời chạy dọc chiều dài nhà, mang tính chất thông gió, sơ bộ chọn chiều cao cửa trời là 2m và chiều rộng cửa trời là 4m. Hình 1.1. Sơ đồ khung ngang 1.1. Kích thước theo phương đứng • Chiều cao cột dưới: d 1 dct r chH H [h h ] h= − + + Trong đó: H1 = 9 m là cao trình đỉnh ray hdct = 0.75 m là chiều cao dầm cầu trục
• 3. cấu thép 2 - 3 hr = 0.15 m là chiều cao ray hch = 1 m là chiều sâu chôn chân cột →Hd = 9 – [0.75 + 0.15] + 1 = 9.1 [m] • Chiều cao cột trên: tr dct r 1H [h h ] K 0.5= + + + ; Trong đó: + K1 = 0.9 m là khoảng cách từ đỉnh ray đến điểm cao nhất của xe con. Giá trị này được tra trong catalo cầu trục [phụ thuộc vào sức trục Q = 8T và nhịp cầu trục S= 22m]; + 0.5m là khoảng cách an toàn từ điểm cao nhất của xe con đến xà ngang. →Htr= [0.75 + 0.15] + 0.9 + 0.5 = 2.3 [m] • Chiều cao toàn cột: H = Hd + Htr = 9.1+ 2.3 = 11.4 [m] 1.2. Chọn sơ bộ kích thước theo phương ngang Nhịp nhà [lấy theo trục định vị tại mép ngoài cột] là: L = 24m. Lấy gần đúng nhịp cầu trục là: S = 22 m [ theo catalog bảng 4.2 với cầu trục 2 dầm kiểu ZLK tương ứng với sức tải cẩu 8 tấn], khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép trong cột: Zmin = 160 mm. a. Tiết diện cột - Chiều cao tiết diện: [ ] 1 1 1 1 h H 11.4 0.76 1.14 m 10 15 10 15 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ = ÷ = ÷ × = ÷⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ →Chọn h = 75 cm - Bề rộng tiết diện cột: [ ] [ ]b 0.3 0.5 h 0.3 0.5 75 22.5 37.5cm= = × = ÷∼ ∼ và 1 1 1 1 b H 1140 38 57cm 20 30 20 30 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ = ÷ = ÷ × = ÷⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ →Chọn b = 30 cm - Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng [1/70 ÷ 1/100]h. Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw > 6mm. w 1 1 1 1 t h 75 0.75 1.07cm 70 100 70 100 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ = ÷ = ÷ × = ÷⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ →Chọn tw = 1.2 cm - Chiều dày bản cánh tf chọn trong khoảng [1/28÷1/35]b. f 1 1 1 1 t b 30 0.86 1.07cm 28 35 28 35 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ = ÷ = ÷ × = ÷⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ →Chọn tf = 2 cm Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ ray cầu trục đến mép trong cột: 1 [ 2. ] 2 = − −Z L h S
• 4. cấu thép 2 - 4 Trong đó: L - là nhịp nhà ; h - là chiều cao tiết diện cột; S - là nhịp cầu trục [ ] min 1 Z 24 2 0.75 22 0.25m Z 0.16m 2 = − × − = > = →Thỏa mãn điều kiện an toàn. b. Tiết diện xà mái - Chiều cao tiết diện nách khung: 1 1 1 h L 24 0.6m 40 40 ≥ = × = →Chọn h1 = 75 cm. - Bề rộng tiết diện nách khung : b = [01/2 ÷ 1/5]h1 và b ≥ 180 mm, thường lấy bề rộng cánh dầm bằng bề rộng cột. 1 1 1 1 1 b h 75 15 37.5cm 2 5 2 5 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ = ÷ = ÷ × = ÷⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ →Chọn b = 30 cm. - Chiều cao tiết diện đoạn dầm không đổi h2 = [1,5 ÷ 2]b h2 = [1.5÷ 2]x30 = 45 ÷ 60cm →Chọn h2 = 45 cm - Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng [1/70 ÷ 1/100] h. Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw > 6mm. w 1 1 1 1 t h 75 0.75 1.07cm 70 100 70 100 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ = ÷ = ÷ × = ÷⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ →Chọn tw = 1 cm - Chiều dày bản cánh tf ≥ 1 b 30 f 1 t 30 1cm 30 → ≥ × = →Chọn tf = 1.6 cm - Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn bằng [0.35 ÷ 0.4] chiều dài nửa xà. Ltđ = [0.35÷ 0.4 ]*12= 4.2÷ 4.8 →Chọn Ltđ = 4.5 m. c. Tiết diện vai cột Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục [lực tập trung do áp lực đứng của cầu trục và trọng lượng bản thân dầm cầu trục, trọng lượng ray, dầm hãm và hoạt tải trên cầu trục] và nhịp dầm vai [khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột]. Sơ bộ chọn tiết diện dầm vai như sau: Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục: λ = [L - S]/2 = [24 - 22]/2 = 1 + Chiều dài vai [từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột]: Lv = λ – hc + 0.15= 1- 0.75 + 0.15 = 0.4 [m] Khoảng cách từ trục ray cầu trục đến cạnh ngoài cùng vai cột lấy bằng 150mm.
• 5. cấu thép 2 - 5 + Chọn chiều cao dầm tại điểm đặt Dmax: h = 30 cm + Chiều góc nghiêng bản cánh dưới với phương ngang là 200 thì chiều cao tiết diện dầm vai tại ngàm: hdv= 30 + 25xtg200 = 39.1 [cm] Chọn hdv = 42 [cm] [≥ Z= 25cm]. + Bề rộng tiết diện vai cột: bf = 30 cm + Chiều dày bản bụng vai cột: tw = 0.8 cm + Chiều dày bản cánh vai cột: tf = 1.2 cm d. Tiết diện cửa trời + Chiều cao tiết diện cột cửa trời: hc_ct = 20 cm + Bề rộng tiết diện cột: bc_ct = 10 cm + Chiều dày bản bụng: tw = 0.8 cm + Chiều dày bản cánh: tf = 1 cm 1.3. Hệ giằng Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu không gian, có các tác dụng: - Bảo đảm sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho nhà; - Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất...xuống móng. - Bảo đảm ổn định [hay giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng] cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột,... - Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi công. Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái và hệ giằng cột. Hệ giằng cột: Hệ giằng cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc, chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột. Dọc theo chiều dài nhà, hệ giằng cột bố trí giữa khối nhà và ở 2 đầu hồi nhà để truyền tải trọng gió một cách nhanh chóng. Hệ giằng cột được bố trí theo 2 lớp. Hệ giằng cột trên được bố trí từ mặt dầm hãm đến đỉnh cột, hệ giằng cột dưới được bố trí từ mặt nền đến mặt dầm vai. Theo tiết diện cột, hệ giằng cột được đặt vào giữa bản bụng cột. Do sức trục Q 9m, do đó bố trí thêm thanh chống dọc nhà tại vị trí cao độ +4.000m. Chọn tiết diện thanh chống dọc theo độ mảnh max 200λ ≤ , chọn 2C20 [hình 1.2].
• 6. cấu thép 2 - 6 Hình 1.2. Sơ đồ hệ giằng cột Hệ giằng mái: Hệ giằng mái được bố trí ở hai gian đầu nhà và ở chỗ có hệ giằng cột. Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng xiên và thanh chống, trong đó yêu cầu cấu tạo thanh chống có độ mảnh max 200λ ≤ . Thanh giằng xiên làm từ thép tròn tiết diện Φ25, thanh chống chọn 2C20. Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch lên phía trên [để giữ ổn định cho xà khi chịu tải bình thường – cánh trên của xà chịu nén]. Khi khung chịu tải gió, cánh dưới của xà chịu nén nên phải gia cường bằng các thanh giằng chống xiên [liên kết lên xà gồ], cách 3 bước xà gồ lại bố trí một thanh chống xiên. Tiết diện thanh chống chọn L50x5, điểm liên kết với xà gồ cách xà 800 mm. Ngoài ra bố trí thanh chống dọc nóc tiết diện 2C20 tạo điều kiện thuận lợi khi thi công lắp ghép. Hình 1.3. Sơ đồ hệ giằng mái
• 7. cấu thép 2 - 7 Hình 1.4. Chi tiết thanh chống xà gồ 2. Xác định tải trọng tác dụng lên khung 2.1. Tải trọng thường xuyên - Tải trọng thường xuyên phân bố trên xà mái: Tải trọng do mái tôn, hệ giằng, xà gồ, cửa mái: gtc = 15 daN/m2 mặt bằng mái [phân bố theo độ dốc mái]. Hệ số độ tin cậy của tải trọng thường xuyên ng = 1.1 qtc = gtc xB = 15x7.5 = 112.5 daN/m qtt = ngxgtc xB = 1.1x15x7.5 = 123.75 daN/m - Tải trọng kết cấu bao che: gtc = 12 daN/m2 qtt = ngxgtc xB = 1.1x12x7.5 = 99 daN/m - Tải trọng bản thân của dầm cầu trục: Gdct = 2 dct dct.Lα = 30x7.52 = 1687.5 daN Trong đó: dctα = 30 hệ số trọng lượng bản thân. - Tải trọng bản thân của dầm, dàn hãm: Gdh = 500 daN [lấy theo kinh nghiệm]
• 8. cấu thép 2 - 8 Bảng 2.1. Tĩnh tải mái STT Loại tải Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán Bước khung Tổng tải trọng [daN/m2 ] [daN/m2 ] [m] [daN/m] 1 Tôn lợp mái 8 1.1 8.8 7.5 66 2 Xà gồ 7 1.1 7.7 7.5 57.75 3 Tổng tải trọng phân bố trên chiều dài dầm khung 123.75 2.2. Hoạt tải sửa chữa mái - Hệ số độ tin cậy của hoạt tải sửa chữa mái np = 1.3 - Theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động, TCVN 2737-1995, với mái tôn không sử dụng ta có giá trị hoạt tải sửa chữa mái tiêu chuẩn là 30 daN/m2 mặt bằng nhà do đó hoạt tải sửa chữa mái phân bố trên xà mái được xác định như sau: ptc = 30xB và ptt = npx30xB - Khi qui về tải trọng phân bố theo xà thì giá trị tải trọng được nhân với cosα: p = 30xBxcosα = 30x7.5xcos[10] = 221.58 daN/m ptt = npx30xBx cosα = 1.3x30x7.5xcos[10]= 288.05 daN/m Bảng 2.2. Hoạt tải sửa chữa mái STT Loại tải Tải trọng t. chuẩn Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán Bước khung Tổng tải trọng [daN/m2 ] [daN/m2 ] [m] [daN/m] 1 Sửa chữa mái 30 1.3 39 7.5 295.5 2 Tổng tải trọng phân bố trên chiều dài dầm khung 288.05 2.3. Tải trọng gió Áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737 -1995. q = n . W0 . k . C . B [daN/m] Trong đó: q: là áp lực gió phân bố trên mét dài khung. W0: là áp lực gió tiêu chuẩn, gió ở vùng IIIB có W0 = 125 daN/m2 . n = 1.2: là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió. k: là hệ số phụ thuộc vào độ cao C: là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu. B: là bước khung.
• 9. cấu thép 2 - 9 Hình 2.1. Mặt bằng khung chịu gió a] Gió ngang nhà; b] Gió dọc nhà a] Trường hợp gió thổi ngang nhà: - Xác định hệ số khí động Ce: Hình 2.2. Sơ đồ tra hệ số khí động Ce, trường hợp gió thổi ngang nhà Kích thước chính của sơ đồ tính toán: + Nhịp: L0 = 24 m + Chiều cao: Hc = 11.436 m; hm1 = 1.757m; hm2 = 1.670 m; hm3 = 0.93 m Tra theo sơ đồ 8 trong tiêu chuẩn TCVN 2737 -1995 phụ thuộc vào góc α, tỉ lệ ΣB/L
• 10. cấu thép 2 - 10 [ΣB- chiều dài toàn nhà] và H/L được giá trị Ce: Ce1 = - 0.548 ; Ce2 = - 0.424 ; Ce3 = - 0.5 ; Ce4 = - 0.472 - Xác định hệ số k: Hệ số k phụ thuộc vào dạng địa hình và chiều cao công trình. Công trình ở khu vực thuộc dạng địa hình B. Tra bảng 5 trong TCVN 2737 -1995 chiều cao cột 10,692 m, cao trình đỉnh cột 9,692m lấy gần đúng hệ số k =1,081 đối với giá trị tải trọng gió phân bố trên thân cột. Bảng 2.3. Tải trọng gió theo phương ngang nhà STT Loại tải T.T tiêu chuẩn Hệ số k Hệ số C Hệ số vượt tải Bước khung Tổng tải trọng daN/m2 m daN/m 1 Cột đón gió 125.0 1.023 0.800 1.2 7.5 920.68 2 Mái đón gió 125.0 1.051 -0.472 1.2 7.5 -557.89 3 Cột cửa trời đón gió 125.0 1.078 0.700 1.2 7.5 848.77 4 Mái cửa trời đón gió 125.0 1.088 -0.548 1.2 7.5 -670.36 5 Mái cửa trời hút gió 125.0 1.088 -0.424 1.2 7.5 -518.77 6 Cột cửa trời hút gió 125.0 1.078 -0.600 1.2 7.5 -727.52 7 Mái hút gió 125.0 1.051 -0.500 1.2 7.5 -591.24 8 Cột hút gió 125.0 1.023 -0.500 1.2 7.5 -575.42 * Dấu âm nghĩa là tải trọng gió hướng ra ngoài khung. b] Trường hợp gió thổi dọc nhà: - Xác định hệ số khí động Ce: Khi này, hệ số khí động trên hai mặt mái có giá trị bằng -0,7; hệ số khí động trên cột là giá trị Ce3, phụ thuộc vào tỉ lệ L/ΣB [ΣB- chiều dài toàn nhà] và H/ΣB. Công trình có: L/ΣB = 24/112.5 = 0.213 > Cần kiểm tra điều kiện bền theo các công thức: c n X N M f. A W σ = ± ≤ γ 2 2 c 294 68385 10 1311.8 f 2100[daN / cm ] 205.2 5218.7 × σ = + = < γ = [Thoả mãn] 2 2 c 294 68385 10 1308.9 f 2100[daN / cm ] 205.2 5218.7 × σ = − = − ⇒ σ < γ = [Thoả mãn] b] Trường hợp 2: Với cặp nội lực 2: [M = -18795 daNm; N= -26977 daN; V= -4452 daN] - Độ lệch tâm tương đối: 2 x e M A 18795 10 205.2 m 2.74 N W 26977 5218.7 × = = × = × = ρ - Hệ số η kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện lấy theo bảng D.9 phụ lục D TCXDVN 338:2005 ta có: η = 1.45 - Độ lệch tâm tính đổi: em m 1.45 2.74 3.96 20= η = × = < →Không cần tính toán về bền c] Trường hợp 3: Với cặp nội lực 3: [M = -53397 daNm; N= -11699 daN; V= -9212 daN] - Độ lệch tâm tương đối: 2 x e M A 53397 10 205.2 m 17.95 N W 11699 5218.7 × = = × = × = ρ - Hệ số η kể đến ảnh hưởng hình dạng của tiết diện lấy theo bảng D.9 phụ lục D TCXDVN 338:2005 ta có: η = 1.17 - Độ lệch tâm tính đổi: em m 1.17 17.95 21.02 20= η = × = > Cần kiểm tra điều kiện bền theo các công thức: c n X N M f. A W σ = ± ≤ γ
• 32. cấu thép 2 - 31 2 2 c 11699 53397 10 1080.2 f 2100[daN / cm ] 205.2 5218.7 × σ = + = < γ = [Thoả mãn] 2 2 c 11699 53397 10 966.17 f 2100[daN / cm ] 205.2 5218.7 × σ = − = − ⇒ σ < γ = [Thoả mãn] 5.1.4. Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung a] Trường hợp 1: Với cặp nội lực 1: [M = 68385 daNm; N= 294 daN; V= 13704 daN] Ta có me > 20, do đó cần kiểm tra ổn định tổng thể như với cấu kiện chịu uốn [mômen M] theo công thức: c b c M f W ≤ γ φ Tính ϕb theo phụ lục E, TCXDVN 338:2005 [phụ thuộc hệ số α và hệ số ψ như trong dầm có cánh chịu nén với một điểm cố kết ở giữa nhịp]: - Tính hệ số: α 2 3 o f w 3 fk f f f l .t a.t 8. . 1 h .b b .t ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ = +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ; Trong đó: lo = 6.4 m ; hfk – khoảng cách trọng tâm hai bản cánh: hfk = 73 cm; a = 0.5hfk = 36.5 cm; → α 2 3 3 640 2 36.5 1.2 8 1 3.45 73 30 30 2 ⎛ ⎞× ×⎛ ⎞ = × × + =⎜ ⎟⎜ ⎟× ×⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Từ 0.11 φb 1→ = γ φ 2 2 c b c M 68385 10 1310.4 f 2100[daN / cm ] .W 1 5218.7 × = = < = × [Thoả mãn] b] Trường hợp 2: Với cặp nội lực 2: [M = -18795 daNm; N= -26977 daN; V= -4452 daN] Độ lệch tâm tính đổi: me = 3.96 < 20 . cần kiểm tra ổn định tổng thể. Hệ số uốn dọc eϕ lấy theo bảng D.10 phụ lục D TCXDVN 338:2005: eϕ = 0.275
• 33. cấu thép 2 - 32 φ 2 e N 26977 477.7[daN / cm ] A 0.275 205.2 = = × 2100=< cfγ [Thỏa mãn] c] Trường hợp 3: Với cặp nội lực 3: [M = -53397 daNm; N= -11699 daN; V= -9212 daN] Độ lệch tâm tính đổi me = 21.02 > 20, do đó cần kiểm tra ổn định tổng thể như với cấu kiện chịu uốn [mômen M] theo công thức: c b c M f W ≤ γ φ Ở trường hợp 1] ta đã tính được hệ số φb 1= . γ φ 2 2 c b c M 53397 10 1023.2 f 2100[daN / cm ] .W 1 5218.7 × → = = < = × [Thoả mãn] 5.1.5. Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung c y f Ac N γ ϕ ≤ .. Trong đó: hệ số c kể đến ảnh hưởng của mô men uốn Mx và hình dáng tiết diện đến ổn định của cột theo phương vuông góc với mặt phẳng uốn [phương ngoài mặt phẳng uốn]. c phụ thuộc vào mx: x x x M A m N W = × Cột bị khống chế chuyển vị theo phương vuông góc với mặt phẳng tác dụng của mômen nên momen Mx là mômen lớn nhất trong khoảng 1/3 giữa của chiều dài cột, nhưng không nhỏ hơn 0,5 lần mômen lớn nhất trên cả chiều dài thanh] a] Trường hợp 1: Với cặp nội lực 1: [M = 68385 daNm; N= 294 daN; V= 13704 daN] [Do cột chịu kéo, ko chịu nén nên không phải kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung]. Mômen lớn nhất tại 1/3 chiều dài giữa cột cùng tổ hợp lực với cặp nội lực 1: Mx = 31863 < 68385/2 = 34193 chọn Mx = 34193 daNm 2 x 34193 10 205.2 m 457.3 294 5218.7 × = × = >10 φ φ y x b 1 c 1 m → = + Hệ số uốn dọc ϕy đối với trục y-y của tiết diện được xác định bằng tra bảng D.8, TCXDVN 338:2005 tương ứng với λy 96.58= →ϕy = 0.608; ϕb = 1
• 34. cấu thép 2 - 33 Do đó: 1 c 0.0036 0.608 1 457.3 1 = = + × γ φ 2 c y N 294 657.6 f 2100[daN / cm ] c. .A 0.0036 0.608 205.2 = = < = × × [Thoả mãn] b] Trường hợp 2: Với cặp nội lực 2: [M = -18795 daNm; N= -26977 daN; V= -4452 daN] Mômen lớn nhất trên đoạn 1/3 chiều dài giữa cột cùng tổ hợp với cặp nội lực 2: Mx = 15036 > 18795/2 = 9398 chọn Mx = 15036daNm 2 x 15036 10 205.2 m 2.19 26977 5218.7 × = × = < 5 β α x c 1 .m → = + Hệ số βα, lấy theo bảng 16 TCXDVN 338:2005: α x0.65 0.05m 0.65 0.05 2.19 0.76= + = + × = Độ mảnh λy 96.58= 53397/2 =26699 chọn Mx = 27135 daNm 2 x 27135 10 205.2 m 9.12 11699 5281.7 × = × = Do x5 m 8.2 10< = < nên hệ số c tính theo công thức: 5 x 10 xc c [2 0.2m ] c [0.2m 1]= − + − + Tính hệ số c5: [với mx =5] α x0.65 0.05m 0.65 0.05 5 0.9= + = + × = β α 5 x 1 c 0.1818 1 .m 1 0.9 5 = = = + + ×
• 35. cấu thép 2 - 34 + Tính hệ số c10: [với mx =10] φ φ 10 y x b 1 1 c 0.141 0.608 1 101 m 1 = = = + ×+ 5 x 10 xc c [2 0.2m ] c [0.2m 1] 0.1818 [2 0.2 9.12] 0.141 [0.2 9.12 1] 0.148 = − + − = × − × + × × − = γ φ 2 c y N 11699 632.1 f 2100[daN / cm ] c. .A 0.148 0.608 205.2 = = < = × × [Thoả mãn] 5.1.6. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh cột Bản cánh phải đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức: 0f 0 f b b [ ] t t ≤ ; Trong đó: f w 0f b t 30 1.2 b 14.4 2 2 − − = = = 0f f b 14.4 7.2 t 2 → = = Tra bảng 35 TCXDVN 338: 2005 được độ mảnh giới hạn của phần bản cánh nhô ra của cột [độ mảnh quy ước λ tính theo: 0.8 ≤ λ = min[ ,x yλ λ ] ≤ 4 .→ =1 72λ ] [ ]0f f b E 0.36 0.10 t f ⎡ ⎤ = + λ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ = [ ] 6 2.1 10 0.36 0.10 1.72 16.81 2100 × + × = 0f f b 7.2 t → = ≤ 0f f b 16.81 t ⎡ ⎤ =⎢ ⎥ ⎣ ⎦ [Thoả mãn] 5.1.7. Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng cột Bản bụng phải đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức: w w w w h h t t ⎡ ⎤ ≤ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ; w w h 71 59.17 t 1.2 = = a,Trường hợp 1: Với cặp nội lực 1: [M = 68385 daNm; N= 294 daN; V= 13704 daN] Trường hợp 3: Với cặp nội lực 3: [M = -53397 daNm;N= -11699 daN; V= -9212 daN] Độ lệch tâm tính đổi me > 20, do đó cần kiểm tra ổn định bản bụng như với cấu kiện chịu uốn theo công thức: w w h E 3.2 t f ≤ ; 6 w w h 2.11 10 59.17 3.2 101.2 t 2100 × = < = ; →Bản bụng không mất ổn định cục bộ. 6 w w h E 2.1 10 59.17 2.3 2.3 72.32 t f 2100 × = < = =
• 36. cấu thép 2 - 35 →Không cần thêm sườn gia cường. b, Trường hợp 2: Với cặp nội lực 2: [M = -18795 daNm; N= -26977 daN; V= -4452 daN] Điều kiện ổn định tổng thể của cột được quyết định bởi điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn nên cần phải tính hệ số α và ứng suất tiếp trunh bình τ. 2 2 1 x N M 26977 18795 10 .y 35.5 472.4[daN / cm ] A I 205.2 195701.1 × σ = + = + × = 2 2 1 x N M 26977 18795 10 .y 35.5 209.5[daN / cm ] A I 205.2 195701.1 × σ = − = − × = − 2 w w V 4452 52.25[daN / cm ] t .h 1.2 71 τ = = = × daN/cm2 . 1 472.4 [ 209.5] 1.44 472.4 σ − σ − − → α = = = σ >1 [ ] τ β α σ 52.25 1.4 2 1 1.4 [2 1.44 1] 0.292 472.4 = − = × × − × = α σ α α β w 2 2 w 6 2 2 h [2 1].E 4.35 t [2 4 ] [2 1.44 1] 2.1 10 4.35 274 472.4 [2 1.44 1.44 4 0.292 ] ⎡ ⎤ − → =⎢ ⎥ − + +⎣ ⎦ × − × × = × = × − + + × 6 E 2.1 10 3.8 3.8 120.67 f 2100 × = = < 274 →Lấy w w h 120.167 t ⎡ ⎤ =⎢ ⎥ ⎣ ⎦ để so sánh. w w w w h h 59.17 120.167 t t ⎡ ⎤ → = < =⎢ ⎥ ⎣ ⎦ →Bản bụng không mất ổn định cục bộ. 6 w w h E 2.1 10 59.17 2.3 2.3 72.32 t f 2100 × = < = = →Không cần thêm sườn gia cường. 5.1.8. Tính liên kết hàn bản cánh và bản bụng cột Liên kết bản cánh và bụng cột tổ hợp chịu lực cắt V sinh ra do uốn dọc, chọn cặp nội lực gây cắt lớn nhất để tính: [cặp nội lực 1: M = 65952 daNm; N= 51 daN; V= 13505 daN]. Chiều cao đường hàn cánh – bụng: β γ v f f w min x c V .S h 2.[ .f ] .I . ≥ Trong đó: Vv = 13704 daN Sf = 2190 cm3 – Mô men tĩnh của 1 bản cánh cột với trục x-x.
• 37. cấu thép 2 - 36 [ ]β w min .f = 1260 – Cường độ tính toán đường hàn với quen hàn N42. f 13704 2190 h 0.06cm 2 1260 195701.1 1 × → ≥ = × × × Liên kết cánh và bụng cột được lấy theo cấu tạo: đường hàn dài suốt chiều dài cột và lấy hf = 6 mm. 5.2. Kiểm tra tiết diện xà: 5.2.1. Kiểm tra tiết diện tại nách khung a] Thông số chung - Nội lực tính toán: M = 29990 daN.m; N = 4098 daN; V = 5015 daN - Vật liệu: Thép CCT34: f = 2100 daN/cm2 ; E = 2,1.106 daN/cm2 Hình 5.2. Tiết diện xà tại nách khung - Kích thước hình học tiết diện: Bảng 5.5. Kích thước hình học tiết diện C.cao TD Cánh trên Bản bụng Cánh dưới h [mm] bf [mm] tf [mm] hw [mm] tw [mm] bf [mm] tf [mm] 750 300 16 718 10 300 16 - Chiều dài tính toán xà: Trong mặt phẳng khung: lx = 24 m Ngoài mặt phẳng khung: ly là khoảng cách hai xà gồ; ly = 1.182 m. - Đặc trưng hình học tiết diện xà:
• 38. cấu thép 2 - 37 Bảng 5.6. Đặc trưng hình học tiết diện Ix Wx Iy Wy A Sx Sx f [cm4 ] [cm3 ] [cm4 ] [cm3 ] [cm2 ] [cm3 ] [cm3 ] 160167.4 4271.1 7206 480.4 167.8 2406 1761.6 Độ lệch tâm tương đối: 2 29990 10 167.8 28.75 4098 4271.1 × = = × = × =x x e M A m N Wρ b] Kiểm tra điều kiện cường độ: + Điều kiện bền chịu uốn nén: σ γ= + ≤ c n xn N M f. A W Trong đó: An- diện tích tiết diện thực của xà; Wxn- mô men chống uốn của tiết diện thực. σ γ 2 2 c 4098 29990 10 726.6 f. 21002[daN / cm ] 167.8 4271.1 × = + = < = [Thoả mãn] + Điều kiện bền chịu cắt: τ γ 2x max v c x w V.S 5015 2406 75.3 f 1200[daN / cm ] I t 160167.4 1 × = = = < = × [Thoả mãn] + Điều kiện bền chịu đồng thời nén uốn và cắt: σ 2 2w 1 x hN M 4098 29990 10 718 . 725.5[daN / cm ] A W h 167.8 4271.1 750 × = + = + × = τ f 2x 1 x w V.S 5015 1761.6 55.15[daN / cm ] I t 160167.4 1 × = = = × σ σ τ γ 2 2 2 2 td 1 1 2 2 c 3 725.5 3 55.15 731.8[daN / cm ] 1.15f 2415[daN / cm ] = + = + × = < = [Thoả mãn] c] Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của xà: Xét tỉ số giới hạn kích thước bản cánh của tiết diện: 0 f l 118.2 3.94 b 30 = = < 0 f f f f f fk l b b b E 0.41 0.0032 [0.73 0.016 ] b t t h f ⎡ ⎤⎡ ⎤ = + + −⎢ ⎥⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ = 6 30 30 30 2.1 10 0.41 0.0032 [0.73 0.016 ] 20.42 1.6 1.6 73.4 2100 ×⎡ ⎤ + × + − × × =⎢ ⎥ ⎣ ⎦ Ổn định tổng thể của xà được đảm bảo. d]Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng tiết diện xà theo công thức ổn định của dầm:
• 39. cấu thép 2 - 38 - Bản cánh: 0f f b E 0.5 t f ≤ ; f w 0f b t 30 1 b 15 2 2 − − = = = cm; 6 0f f b 15 2.1 10 9.06 0.5 15.81 t 1.6 2100 × = = < = [Thoả mãn] - Bản bụng xà: w w h E 3.2 t f ≤ ; 6 w w h 71.8 2.1 10 71.8 3.2 101.2 t 1 2100 × = = < = [Thoả mãn] 5.2.2. Kiểm tra tiết diện nhỏ a] Thông số chung - Nội lực tính toán tại tiết diện đoạn thay đổi: M = 12032 daN.m; N = 1627 daN; V = 2213 daN - Kích thước hình học tiết diện: Hình 5.3. Tiết diện đoạn xà có tiết diện không đổi Bảng 5.7. Kích thước hình học tiết diện C.cao TD Cánh trên Bản bụng Cánh dưới h [mm] bf [mm] tf [mm] hw [mm] tw [mm] bf [mm] tf [mm] 450 300 16 418 10 300 16 - Đặc trưng hình học tiết diện xà: Bảng 5.8. Đặc trưng hình học tiết diện Jx Wx Jy Wy A Sx Sx f [cm4 ] [cm3 ] [cm4 ] [cm3 ] [cm2 ] [cm3 ] [cm3 ] 51312.1 2280.5 7203.5 480.2 137.8 1260 1041.6 Độ lệch tâm tương đối: 2 12032 10 137.8 44.7 1627 2280.5 × = = × = × =x x e M A m N Wρ
• 40. cấu thép 2 - 39 b] Kiểm tra điều kiện cường độ: + Điều kiện bền chịu uốn nén: σ γc n xn N M f. A W = + ≤ σ γ 2 2 c 1627 12032 10 539.4 f. 2100[daN / cm ] 137.8 2280.5 × = + = < = [Thoả mãn] + Điều kiện bền chịu cắt: τ γ 2x max v c x w V.S 2213 1260 54.34 f 1200[daN / cm ] I t 51312.1 1 × = = = < = × [Thoả mãn] + Điều kiện bền chịu đồng thời nén uốn và cắt: σ 2 2w 1 x hN M 1627 12032 10 41.8 . 538.6[daN / cm ] A W h 137.8 2280.5 45 × = + = + × = τ f 2x 1 x w V.S 2213 1041.6 44.9[daN / cm ] I t 51312.1 1 × = = = × σ σ τ γ 2 2 2 2 td 1 1 2 2 c 3 538.6 3 44.9 544.2[daN / cm ] 1.15f 2415[daN / cm ] = + = + × = < = [Thoả mãn] c] Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của xà: Xét tỉ số giới hạn kích thước bản cánh của tiết diện: 0 f l 118.2 3.94 b 30 = = < 0 f f f f f fk l b b b E 0.41 0.0032 [0.73 0.016 ] b t t h f ⎡ ⎤⎡ ⎤ = + + −⎢ ⎥⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ = 6 30 30 30 2.1 10 0.41 0.0032 [0.73 0.016 ] 24.26 1.6 1.6 43.4 2100 ×⎡ ⎤ + × + − × × =⎢ ⎥ ⎣ ⎦ Ổn định tổng thể của xà được đảm bảo. d]Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng tiết diện xà theo công thức ổn định của dầm: - Bản cánh: 0f f b E 0.5 t f ≤ ; f w 0f b t 30 1 b 15 2 2 − − = = = cm; 6 0f f b 15 2.1 10 9.06 0.5 15.81 t 1.5 2100 × = = < = [Thoả mãn] - Bản bụng xà Theo công thức ổn định của dầm: w w h E 3.2 t f ≤ ; 6 w w h 41.8 2.1 10 41.8 3.2 101.2 t 1 2100 × = = < = [Thoả mãn]
• 41. cấu thép 2 - 40 5.2.3 Tính liên kết hàn bản cánh và bản bụng xà Liên kết bản cánh và bụng xà chịu lực cắt V, chọn cặp nội lực gây cắt lớn nhất tại tiết diện thay đổi để tính: [M = 3814 daN.m; N = 6996 daN; V = 4031 daN] Chiều cao đường hàn cánh – bụng β γ v f f w min x c V .S h 2.[ .f ] .I . ≥ Trong đó: Vv = 4031 daN Sf = 1041.6 cm3 – Mô men tĩnh của 1 bản cánh dầm với trục x-x. [ ]β w min .f = 1260 – Cường độ tính toán đường hàn với quen hàn N42. f 4031 1041.6 h 0.032cm 2 1260 51312.1 1 × → ≥ = × × × Liên kết cánh và bụng cột được lấy theo cấu tạo: đường hàn dài suốt chiều dài cột và lấy hf = 6 mm. 5.3. Kiểm tra chuyển vị ngang tại cao trình đỉnh cột 1 H 300 ≤ Trong đó: ∆ - là chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cột do tổ hợp nguy hiểm nhất của tải trọng tiêu chuẩn gây ra. H - là chiều cao cột. - Giá trị ∆ tính theo tổ hợp tĩnh tải với tải trọng gió: ∆ = 2.73 46.29 36.1 1.1 1.2 − + = mm 36.1 1 1 H 11400 315 300 ∆ → = = > [Thoả mãn] - Giá trị ∆ tính theo tổ hợp tĩnh tải với tải trọng cầu trục: ∆ = 2.73 3.32 0.54 1.1 1.1 − + = mm 0.54 1 1 H 11400 21111 300 ∆ = = < [Thoả mãn] - Giá trị ∆ tính theo tổ hợp tĩnh tải với tải trọng gió và tải trọng cầu trục: ∆ = 2.73 46.29 3.32 0.5 28.31 1.1 1.2 1.1 − + × + = mm 28.31 1 1 H 11400 402 300 ∆ = = < [Thoả mãn]
• 42. cấu thép 2 - 41 6. Tính các chi tiết 6.1. Chân cột ngàm với móng 6.1.1. Nội lực tính toán - Cặp nội lực 1 có Nmax và Mtư, Vtư: N1 = -26977 daN ; M1 = 18795 daNm; V1 = 4452 daN - Cặp nội lực 2 có |M|max và Ntư, Vtư: M2 = 68385 daNm; N2 = 294 daN; V2 = 13704 daN a] Tính bản đế - Chọn bề rộng bản đế lớn hơn bề rộng cột 20cm: B= bc + 20= 30 + 20= 50cm - Chiều dài bản đế tính theo công thức: ψ ψ ψ 2 b,loc b,loc b,loc N N 6.M L 2.B. .R 2.B. .R B. .R ⎛ ⎞ = + +⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ Trong đó: Rb,loc - là cường độ chịu nén tính toán cục bộ của bê tông móng: Rb,loc = α.ϕb.Rb Đối với bê tông có cấp độ bền B15: α = 1; Rb =85 daN/cm2 ; Rbt =7.5 daN/cm2 3 bd m b A A =ϕ ≤ 1.5 ; [Am diện tích mặt móng]. Tạm lấy ϕb =1.2 →Rb,loc = α.ϕb.Rb = 1x1.2x85 = 102 daN/cm2 Ψ - Hệ số phụ thuộc đặc điểm phân bố tải trọng; phân bố không đều Ψ = 0.75 Với cặp nội lực 1: 2 2 26977 26977 6 18795 10 L 57.94cm 2 50 0.75 102 2 50 0.75 102 50 0.75 102 × ×⎛ ⎞ = + + =⎜ ⎟× × × × × × × ×⎝ ⎠ Với cặp nội lực 2: 2 2 294 294 6 68385 10 L 103.53cm 2 50 0.75 102 2 50 0.75 102 50 0.75 102 − − × ×⎛ ⎞ = + + =⎜ ⎟× × × × × × × ×⎝ ⎠ →Chọn L = 105 cm - Ứng suất dưới bản đế, chọn cặp nội lực thứ 2 để tính toán: σ 2 max 2 2 N 6.M 294 6 68385 10 74.35 B.L B.L 50 105 50 105 − × × = + = + = × × < ΨRb,loc= 76.5daN/cm2 σ 2 min 2 2 N 6.M 294 6 68385 10 74.49 B.L B.L 50 105 50 105 − × × = − = − = − × × daN/cm2 σ σmin max≥
• 43. cấu thép 2 - 42 Khoảng cách y1 từ mép ngoài bản đế [điểm có σmin ] đến điểm ứng suất bằng 0: 1 74.49 y 105 52.54cm 74.35 74.49 = × = + - Chọn chiều dày dầm đế tdđ bằng chiều dày bản bụng tdđ= 12mm, chiều dày sườn đỡ tsđ= 10mm, các sườn đỡ bố trí cách nhau 120mm [khoảng cách bên trong]. Kích thước cụ thể như hình vẽ: Hình 6.1. Sơ đồ tính toán chân cột Để tính chiều dày bản đế, tính ứng suất lớn nhất tại biên mỗi ô bản. Ứng suất tại mép cột: σ 2 c 37.54 74.49 53.22[daN / cm ] 52.54 = × =
• 44. cấu thép 2 - 43 - Tính mô men uốn [trên một đơn vị dài] trong các ô bản đế: + Ô 1 [bản kê 3 cạnh] có tỷ lệ: b2/a2= 24.4/24.5= 0.996; tra bảng ta có αb 0.112= M= 0.112x53.22x24.52 = 3578.02daN.cm/cm + Ô 2 [bản kê 3 cạnh] có tỷ lệ: b2/a2= 13.8/12= 1.15; tra bảng ta có αb 0.116= M= 0.116x74.49x122 = 1244.26 daN.cm/cm + Ô 3 [bản kê 2 cạnh kề nhau]: 2 2 2a 11.5 13.8 17.96cm= + = ; 2 11.5 b 13.8 8.83 17.96 = × = b2/a2= 8.83/19.76= 0.492 e = 25 cm [hình 6.3]. - Diện tích yêu cầu của bản cánh: γ dv dv 3 wyc 2dvv f 2 c t .hhM 2 452247.5 0.8 42 A [ . ] 0.47cm f. 2 12 h 2100 1 42 6 × ≈ − = − = − × × . Chọn bản cánh dầm vai: bf x tf = 30x1.2 cm; Af = 36cm2 > -0.47cm2 . Hình 6.6. Sơ đồ tính toán vai cột.
• 53. cấu thép 2 - 52 * Kiểm tra tiết diện vừa chọn: [bỏ qua trọng lượng bản thân dầm vai]: - Tiết diện ngàm Bảng 6.1. Đặc trưng hình học tiết diện dầm vai tại ngàm Ix Wx Iy Wy A Sx Sf [cm4 ] [cm3 ] [cm4 ] [cm3 ] [cm2 ] [cm3 ] [cm3 ] 34112.1 1624.4 5401.7 360.1 103.7 891.2 734.4 σ 2 2v x M 452247.5 278.4daN / cm 2100daN / cm W 1624.4 = = = < τ 2 2v x x w V .S 18089.9 891.2 590.7daN / cm 1200daN / cm I .t 34112.1 0.8 × = = = < × - Kiểm tra ứng suất tương đương: σ 2v w 1 x M h 452247.5 39.6 . 262.5daN / cm W h 1624.4 42 = = × = τ 2v f 1 x w V .S 18089.9 734.4 486.8daN / cm I .t 34112.1 0.8 × = = = × σ σ τ2 2 2 2 tđ 1 1 2 2 3. 262.5 3 486.8 883.1daN / cm 1.15 2100 2415daN / cm = + = + × = < × = - Kiểm tra ứng suất tiếp tại tiết diện bé: Bảng 6.2. Đặc trưng hình học tiết diện dầm vai tại vị trí dầm cầu trục Ix Wx Iy Wy A Sx Sf [cm4 ] [cm3 ] [cm4 ] [cm3 ] [cm2 ] [cm3 ] [cm3 ] 16340.2 1089.4 5401.2 360.1 94.1 594.6 518.4 τ 2 2v x x w V .S 18089.9 594.6 822.8daN / cm 1200daN / cm I .t 16340.2 0.8 × = = = < × - Kiểm tra ổn định cục bộ: + Bản cánh: f f b t = 6 30 2.1 10 25 31.6 1.2 2100 × = < = ; bản cánh ổn định cục bộ. + Bản bụng: w w h t = 6 39.6 2.1 10 49.5 2.2 69.6 0.8 2100 × = < = ; bản bụng ổn định cục bộ. - Chiều cao đường hàn cánh – bụng β γ v f f w min x c V .S 18089.9 518.4 h 0.23cm 2.[ .f ] .I . 2 1260 16340.2 1 × ≥ = = × × ×
• 54. cấu thép 2 - 53 Chọn hf = 6 mm. * Tính liên kết hàn giữa dầm vai và cánh cột - Chọn chiều cao đường hàn hf = 6 mm. ta có: 2 wA 2 0.7 0.6 [29 26 38] 78.12cm= × × × + + = 3 2 2 4 w 0.6 38 I 2 0.7 [29 0.6 21 26 0.6 19.8 ] 23146cm 12 × = × × × × + × × + = 3w w I 23146 W 1102.2cm h / 2 21 = = = cm3 ; τ 2 2 2 2v v hl w w 2 2 M V 452247.5 18089.9 [ ] [ ] [ ] [ ] W A 1102.2 78.12 471.14daN / cm 1800daN / cm = + = + = < * Kiểm tra ứng suất tương đương ở bản bụng cột: Trong bản bụng cột, chỗ liên kết với cánh của dầm vai, sẽ chịu thêm lực ngang [do mô men dầm vai chia thành lực H = Mdv/hdv] nên xuất hiện trạng thái ứng suất phức tạp. Do đó phải kiểm tra ứng suất tương đương theo công thức sau: σ σ τ γ2 2 tđ c3. 1,15.f.= + ≤ ; ở đây: σ cot cot M N W A = + ; τ b [V H] A + = ; Ta có: M= 21628daNm, N= 24521daN; V= 4640daN - là nội lực cột tại vị trí liên kết cánh dầm vai với cột; Wcot = 5218.7cm3 – mô men chống uốn của tiết diện cột; Acot= 205.2cm2 , Ab= 85.2cm2 - lần lượt là diện tích tiết diện cột và bụng cột. Lực ngang do dầm vai tác dụng vào cột: 452247.5 H 10767.8daN 42 = = σ 2 221628 10 24521 533.9daN / cm 5218.7 205.2 × = + = τ 24640 10767.8 180.4daN / cm 85.2 + = = σ σ τ2 2 2 2 tđ 2 2 3. 533.9 3 180.4 618.6daN / cm 1.15 2100 2415daN / cm = + = + × = < × = * Kích thước sườn: - Gia cường cho dầm vai: Chiều cao: hs = h-2.tf = 30 – 2*1.2= 27.6cm; Bề rộng: s s h 276 b 40 40 49.2 30 30 ≥ + = + = mm. Chọn bs = 12 cm; Chiều dày ts chọn theo điều kiện ổn định cục bộ của sườn: s s b E 0.5 t f ≤ ; ta có: s 6 12 2100 t 0.759 0.5 2.1 10 ≥ × = ×
• 55. cấu thép 2 - 54 Chọn ts = 0.8 cm. - Gia cường cho bụng cột: Chiều cao hs = hwc= 71cm; Bề rộng w s h 710 b 40 40 63.67 30 30 ≥ + = + = mm.Chọn bs=[bf–tw]/2= [30-1.2]/2= 14.4cm Chiều dày s 6 14.4 2100 t 0.91 0.5 2.1 10 ≥ × = × . Chọn chiều dày ts= 1 cm. Hình 6.7. Chi tiết vai cột
• 56. cấu thép 2 - 55 6.3. Chi tiết liên kết xà với cột Hình 6.8. Sơ đồ bố trí bu lông liên kết xà cột Nội lực đỉnh cột: M= 29990daN.m [kéo phía trong, nén phía ngoài]; N= 5766daN [kéo]; V = 2949daN. a] Theo quan niệm tính thứ nhất: Coi liên kết xoay quanh hàng bulông ngoài cùng. * Chọn và kiểm tra bu lông: Chọn 12 bu lông đường kính φ22 loại 8.8 và bố trí bulông như hình vẽ 6.4, có: Diện tích thực của bu lông Abn= 3.52cm2 ; diện tích nguyên của bu lông Abl=4.52cm2 ; cường độ tính toán chịu kéo của bu lông là ftb = 4000daN/cm2 ; cường độ tính toán chịu cắt của bu lông là fvb = 3200daN/cm2 . - Kiểm tra bu lông chịu kéo: Lực kéo lớn nhất ở hàng bulông ngoài cùng, bỏ qua ảnh hưởng của các bu lông ở miền chịu nén [gần tâm quay]: [h1= 74cm; h2= 62cm; h3 = 50cm]. [ ] 1 bmax 2 2 2 2 i M N.e .h [2999000 5766 43.5] 74 N 10173daN 2. h 2 [74 62 51 ] + + × × = = = × + +∑ Khả năng chịu kéo của bulông: [N]tb = Abn.ftb = 3.52x4000 = 14080daN Điều kiện: [N]tb= 14080daN > Nbmax= 10173daN [Thỏa mãn] - Kiểm tra bu lông chịu cắt:
• 57. cấu thép 2 - 56 Lực cắt tác dụng lên một bu lông: vb 2949 N 246daN 12 = = Khả năng chịu cắt một bu lông: vb[N] 4.52 0.9 3200 13018daN= × × = Điều kiện: : [N]vb= 13018daN > 246daN [Thỏa mãn] * Tính bản bích: - Chiều dày bản bích: Lực kéo trong bulông ở các hàng tiếp theo: 1 2 2 1 N .h 10173 62 N 8523daN h 74 × = = = 1 3 3 1 N .h 10173 50 N 6874daN h 74 × = = = max bb bb g. N 16 2 10173 t 1,1. 1.1 1.43cm 2.[b g].f 2 [30 16] 2100 × × = = = + × + × ∑ i bb bb g. N 16 2 [10173 8523 6874] t 1.1 1.1 2.26cm 2.[b g].f 2 [30 16] 2100 × × + + = = = + × + × ∑ Chọn tbb = 3cm. *Kiểm tra bulông với cặp nội lực: M= 25704daN.m; N= -7191daN [nén]; V= -3840daN [Kéo phía ngoài, nén phía trong] 1 bmax 2 2 2 2 i M.h 2570400 74 N 8046daN 2. h 2 [74 61 49 ] × = = = × + +∑ < [N]tb = 14080daN [Thỏa mãn] b] Tính toán liên kết theo quan điểm thứ 2 [Viện Kết cấu thép Hoa kỳ - AISC] * Tính bu lông: - Phương trình hình chiếu các lực lên phương đứng: σ σ w n n f n t .y. .A N 3.Z 0 2 + − − = σ σ n n 1,2.y. 60 57.66 3.Z 0 2 → + + − = Ở đây: y – khoảng cách từ mép ngoài bản bụng cột vùng nén đến trục trung hòa; Af= bf .tf= 30x2= 60cm2 Rút gọn sẽ được phương trình: σ σn n60 0.6y 3Z 57.66+ − = − [kN] [1] - Phương trình cân bằng mô men với trọng tâm vùng ứng suất nén của một phần bản bụng: σn y y 2 71 y 3Z[75 [2 ] 19] 60 [ ] 29990 57.66 [ ] 3 3 2 2 3 − + − + × × + = + × − [kN.cm]
• 58. cấu thép 2 - 57 Rút gọn sẽ được phương trình: [ ] σ σn nZ 162 y 20y 60 32037 19.22y− + + = − [2] - Phương trình biến dạng: ε ε bl n C y = ⇒ σn bl Z 54 y . 2.A .E E y − = ; Trong đó: 55= 75 -18 -2 cm là khoảng cách từ hàng bu lông thứ 2 đến mép bản bụng chịu nén. Chọn sử dụng 12 bu lông đường kính φ24 loại 8.8 có: Diện tích thực của bu lông Abn =3.52cm2 ; diện tích nguyên của bu lông Abl= 4.52 cm2 ; cường độ tính toán chịu kéo của bu lông là ftb = 4000daN/cm2 . σ σn nZ 488.2 9.04 y = − [3] - Thay [3] vào [1] được: σ σ σ σ σ σ σ σ n n n n 2 n n n n 2 60 0.6y 3[488.2 9.04 ] 57.66 y 0.6 y 88.02 y 1464.5 57.66y 57.66y 0.6y 88.02y 1464.5 + − − = − → + − = − − → = + − [4] - Thay [3] vào [2]: [ ] σ σ σ σn n n n[488.2 9.04 ] 162 y 20 y 60 32037 19.22y y − − + + = − Sau khi biến đổi và rút gọn được: σ 2 n 2 19.22y 32037y 29.04y 1892.7y 79088.4 − + = − + [5] - Cân bằng [4] và [5] có phương trình bậc 3 với y: 3 2 11.532y 19204.9y 2738911.3y 42357949.4 0− + + − = [6] - Dễ dàng giải [6] được nghiệm thích hợp: y = 14.09cm Do đó ứng suất nén trong bản cánh: σn 2 2 2 2 2 57.66y 57.66 14.09 0.6y 88.02y 1464.5 0.6 14.09 88.02 14.09 1464.5 7.724kN / cm 772.4daN / cm 2100daN / cm − − × = = + − × + × − = = < - Lực kéo tại hàng bu lông thứ hai: σ σn n 7.724 Z 488.2 9.04 488.2 9.04 7.724 197.8kN y 14.09 = − = × − × =
• 59. cấu thép 2 - 58 Z2= Z= 172.82 kN mỗi bu lông chịu 98.9kN = 9890daN - Lực kéo lớn nhất tại hàng bu lông ngoài cùng: 1 2 73 y 19 12 51.91 Z Z . 197.8 257.2kN 73 y 19 39.91 − − + = = × = − − Mỗi bu lông chịu 128.6kN = 12860daN - Lực kéo tại hàng bu lông thứ ba: 3 2 73 y 18 12 27.91 Z Z . 197.8 138.3kN 73 y 18 39.91 − − − = = × = − − Mỗi bu lông 69.16kN = 6916daN Khả năng chịu kéo của bulông Φ24: [N]tb = Abn.ftb = 3.52x4000 = 14080daN > 2 , 2 , 2 321 ZZZ [Thỏa mãn] - Kiểm tra bu lông chịu cắt: Lực cắt tác dụng lên một bu lông: vb 2949 N 246daN 12 = = Khả năng chịu cắt một bu lông: vb[N] 4.52 0.9 3200 13018daN= × × = Điều kiện: : [N]vb= 13018daN > 246daN [Thỏa mãn] * Tính bản bích: Lực trong bu lông các hàng được phân phối cho bản cánh, bản bụng cột và sườn. Gọi L1, L2 là khoảng cách từ tâm bu lông đến trục bản bụng [hoặc sườn] và đến trục bản cánh cột thì lực trong bản bụng [P1] và bản cánh cột [P2] do lực kéo của bu lông là: 1 3 1 2 Z P L 1 L = ⎛ ⎞ + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ và 2 3 2 1 Z P L 1 L = ⎛ ⎞ + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ - Phân phối Z1 cho bụng và cánh cột: + Cho bụng: 1 3 128.6 P 38.15kN 8 1 [ ] 6 = = + + Cho cánh: 2 3 128.6 P 90.4kN 6 1 [ ] 8 = = + - Phân phối Z2 cho bụng và cánh cột: + Cho bụng: 1 3 98.9 P 90.9kN 8 1 [ ] 18 = = + kN
• 60. cấu thép 2 - 59 + Cho cánh: 2 3 98.9 P 8kN 18 1 [ ] 8 = = + - Vì bu lông ở hàng thứ ba tương đối xa bản cánh nên coi toàn bộ lực của bu lông phân cho bản bụng, bằng 69.16kN - Tính mô men uốn bản bích: + Do tải truyền vào bản cánh: 1 90.4 [6 0.25 2.4] M 244.2kNcm 2 × − × = = 2 8 [18 0.25 2.4] M 69.44kNcm 2 × − × = = Chiều dày bản bích: γ 2 1 2] bb i c 6.[M M 6 [244.2 69.44] 10 t 2.52cm b .f. 15 2100 1 + × + × = = = × × + Do tải truyền vào bản bụng: 90.9 [8 0.25 2.4] M 336.4kNcm 2 × − × = = Chiều dày bản bích: γ 2 bb i c 6.M 6 336.4 10 t 2.45cm b .f. 16 2100 1 × × = = = × × - Dùng bản bích có chiều dày tbb = 3cm. * Kiểm tra ứng suất trong các bộ phận do lực kéo của bu lông truyền vào: - Bản cánh: σ 2 2 290.4 8 3.28kN / cm 328daN / cm 2100daN / cm 15 2 + = = = < × - Bản bụng: σ 2 2 22 90.9 9.47kN / cm 947daN / cm 2100daN / cm 16 1.2 × = = = < × c] Tính liên kết đường hàn mặt bích với cột và xà: Tra bảng 43 TCXDVN338:2005 có chiều cao nhỏ nhất của đường hàn tự động là 7 mm khi chiều dày lớn nhất [bản bích] là 28 mm. Chiều cao lớn nhất đường hàn cánh cột với bản bích là : 1.2tmin = 1.2tf = 1.2x20 = 24mm chọn 8 mm Chiều cao lớn nhất đường hàn bụng cột với bản bích: 1.2tmin = 1.2tw= 1.2x12 = 14.4mm chọn 8 mm 2 wA 2 0.7 0.8 [29 27] 2 0.7 0.8 69 140cm= × × × + + × × × = 3 2 2 4 w 0.8 69 I 2 0.7 [29 0.8 38 27 0.8 35 ] 114606cm 12 × = × × × × + × × + =
• 61. cấu thép 2 - 60 3w w c I 2 114606 2 W 2992.3cm h 2 0.8 76.6 × × = = = + × Cặp nội lực tại vị trí liên kết cột với xà: M= -29990daN.m; N= 5766daN [kéo]; V = 2949daN τ 2 2 2 2 2 hl w w w 2 2 M N V 29990 10 5766 2949 [ ] [ ] [ ] [ ] W A A 2992.3 140 140 1043.6daN / cm 1800daN / cm × = + + = + + = < * Tính liên kết đường hàn mặt bích với cột và xà bằng phương pháp gần đúng: Chọn chiều cao đường hàn cột với bản bích là hf = 8mm. Lực dọc N và mômen do đường hàn góc bản cánh chịu: c c tk N M 5766 2999000 N 43965.2daN 2 h 2 73 = + = + = Ứng suất trong đường hàn góc bản cánh: τ c c f f f f w 2 2 N 43965.2 h .[b 1] h .[b t 1] 0.8 29 0.8 27 981.4daN / cm 0.7 1800 1260daN / cm = = − + − − × + × = < × = Lực cắt do đường hàn bụng cột chịu: V= 2949daN Ứng suất trong đường hàn bản bụng: τ 2 2 w 2949 26.7daN / cm 1260daN / cm 2 0.8 69 == = < × × Đường hàn đủ khả năng chịu lực.
• 62. cấu thép 2 - 61 Hình 6.9. Chi tiết liên kết xà cột 6.4. Chi tiết nối xà Hình 6.5. Chi tiết nối xà Nội lực tại tiết diện thay đổi: M= 11439daNm [căng thớ biên phía dưới xà]; N= 4327daN [kéo]; V = 3707daN a]Tính toán liên kết theo quan niệm tính thứ nhất * Tính bu lông: Chọn 8 bu lông đường kính φ20 loại 8.8 và bố trí bulông như hình vẽ 6.5, có:
• 63. cấu thép 2 - 62 Diện tích thực của bu lông Abn= 3.14cm2 ; diện tích nguyên của bu lông Abl= 2.45cm2 ; cường độ tính toán chịu kéo của bu lông là ftb = 4000daN/cm2 ; cường độ tính toán chịu cắt của bu lông là fvb = 3200daN/cm2 . - Kiểm tra bu lông chịu kéo: Thiên về an toàn, xem bulon xoay quanh hàng bulon ở phía trong tiết diện xà. Lực kéo lớn nhất ở hàng bulông ngoài cùng: [h1= 44cm; h2= 31cm; y= 15.5cm]: [ ] 1 bmax 2 2 2 i M N.y .h [1143900 4327 15.5] 44 N 9196daN 2. h 2 [31 44 ] + + × × = = = × +∑ Khả năng chịu kéo của bulông: [N]tb = Abn.ftb = 2.45x4000 = 9800daN Điều kiện: [N]tb= 9800daN > Nbmax= 9196daN [Thỏa mãn] - Lực cắt tác dụng lên một bu lông: vb 3707 N 463daN 8 = = Khả năng chịu cắt một bu lông: vb[N] 3.14 0.9 3200 9043daN= × × = Điều kiện: : [N]vb= 9043daN > 463daN [Thỏa mãn] * Tính bản bích: - Chiều dày bản bích: Lực kéo trong bulông ở các hàng tiếp theo: 1 2 2 1 N .h 9196 31 N 6479daN h 44 × = = = max bb bb g. N 16 2 9196 t 1,1. 1.1 1.36cm 2.[b g].f 2 [30 16] 2100 × × = = = + × + × ∑ i bb bb g. N 16 2 [9196 6479] t 1.1 1.1 1.77cm 2.[b g].f 2 [30 16] 2100 × × + = = = + × + × ∑ Chọn tbb = 2cm. Kiểm tra với cặp nội lực: M = 12032daN.m [căng thớ biên phía dưới xà]; N = 1707daN [kéo]; V = 2152daN Lực kéo lớn nhất ở 1 bulông hàng ngoài cùng: [ ] 1 bmax 2 2 2 i M N.y .h [1203200 1707 15.5] 44 N 8936daN 2. h 2 [31 44 ] + + × × = = = × +∑ Khả năng chịu kéo của bulông: [N]tb = Abn.ftb = 2.45x4000 = 9800daN Điều kiện: [N]tb= 9800daN > Nbmax= 8936daN [Thỏa mãn] - Lực cắt tác dụng lên một bu lông:
• 64. cấu thép 2 - 63 vb 2152 N 267daN 8 = = Khả năng chịu cắt một bu lông: vb[N] 3.14 0.9 3200 9043daN= × × = Điều kiện: : [N]vb= 9043daN > 267daN [Thỏa mãn] b] Tính toán liên kết theo quan điểm thứ 2 [Viện Kết cấu thép Hoa kỳ - AISC] Với cặp nội lực: M= 11439daNm [căng thớ biên phía dưới xà]; N= 4327daN [kéo]; V = 3707daN * Tính bu lông: - Phương trình hình chiếu các lực lên phương đứng: σ σ w n n f n t .y. .A N 2.Z 0 2 + − − = σ σ n n 1.y. 48 43.27 2.Z 0 2 → + + − = Ở đây: y – khoảng cách từ mép ngoài bản bụng cột vùng nén đến trục trung hòa; Af= bf .tf= 30x1.6= 48cm2 Rút gọn sẽ được phương trình: σ σn n48 0.5y 2Z 43.27+ − = − [kN] [1] - Phương trình cân bằng mô men với trọng tâm vùng ứng suất nén của một phần bản bụng: σn y y 1.6 45 y 2Z[45 [1.6 ] 0.5] 48 [ ] 11439 43.27 [ ] 3 3 2 2 3 − + − + × × + = + × − [kN.cm] Rút gọn sẽ được phương trình: σ σn n 2 Z 85.8 y 16y 38.4 12412.6 14.42y 3 ⎡ ⎤ − + + = −⎢ ⎥ ⎣ ⎦ [2] - Phương trình biến dạng: ε ε bl n C y = ⇒ σn bl Z 42.9 y . 2.A .E E y − = ; Trong đó: 42.9= 45 -0.5 -1.6 cm là khoảng cách từ trọng tâm 2 hàng bu lông đến mép bản bụng chịu nén. Chọn sử dụng 8 bu lông đường kính φ20 loại 8.8 có: Diện tích thực của bu lông Abn= 3.14cm2 ; diện tích nguyên của bu lông Abl= 2.45cm2 ; cường độ tính toán chịu kéo của bu lông là ftb = 4000daN/cm2 ; cường độ tính toán chịu cắt của bu lông là fvb = 3200daN/cm2 . σ σn nZ 210.2 4.9 y = − [3] - Thay [3] vào [1] được:
• 65. cấu thép 2 - 64 σ σ σ σ σ σ σ σ n n n n 2 n n n n 2 48 0.5y 2[210.2 4.9 ] 43.27 y 0.5 y 57.8 y 420.4 43.27y 43.27y 0.5y 57.8y 420.4 + − − = − → + − = − − → = + − [4] - Thay [3] vào [2]: σ σ σ σn n n n 2 210.2 4.9 85.8 y 16y 38.4 12412.6 14.42y y 3 ⎛ ⎞⎡ ⎤ − − + + = −⎜ ⎟⎢ ⎥ ⎣ ⎦⎝ ⎠ Sau khi biến đổi và rút gọn được: σ 2 n 2 14.42y 12412.6y 19.26y 522.1y 18035 − + = − + [5] - Cân bằng [4] và [5] có phương trình bậc 3 với y: 3 2 7.21y 6206.2y 700919.2y 4437882.5 0− + + − = [6] - Dễ dàng giải [6] được nghiệm thích hợp: y = 6.01cm Do đó ứng suất nén trong bản cánh: σn 2 2 2 2 2 43.27y 43.27 6.01 0.5y 57.8y 420.4 0.5 6.01 57.8 6.01 402.4 4.732kN / cm 473.2daN / cm 2100daN / cm − − × = = + − × + × − = = < - Hợp lực lực kéo bu lông: σ σn n 4.732 Z 210.2 4.9 210.2 4.9 4.732 142.3kN y 6.01 = − = × − × = - Lực kéo lớn nhất tại hàng bu lông ngoài cùng: 1 49.4 y 43.39 Z Z. 142.3 167.37kN 49.4 y 6.5 36.89 − = = × = − − Mỗi bu lông chịu 83.68kN = 8368daN - Lực kéo tại hàng bu lông thứ hai: 2 49.4 y 13 30.39 Z Z. 142.3 117.22kN 49.4 y 6.5 36.89 − − = = × = − − Mỗi bu lông 58.61kN = 5861daN Khả năng chịu kéo của bulông Φ20: [N]tb = Abn.ftb = 2.45x4000 = 9800daN > 1 2Z Z , 2 2 [Thỏa mãn] - Lực cắt tác dụng lên một bu lông: vb 3707 N 463daN 8 = =
• 66. cấu thép 2 - 65 Khả năng chịu cắt một bu lông: vb[N] 3.14 0.9 3200 9043daN= × × = Điều kiện: : [N]vb= 9043daN > 463daN [Thỏa mãn] * Tính bản bích: Lực trong bu lông các hàng được phân phối cho bản cánh, bản bụng cột và sườn. Gọi L1, L2 là khoảng cách từ tâm bu lông đến trục bản bụng [hoặc sườn] và đến trục bản cánh cột thì lực trong bản bụng [P1] và bản cánh cột [P2] do lực kéo của bu lông là: 1 3 1 2 Z P L 1 L = ⎛ ⎞ + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ và 2 3 2 1 Z P L 1 L = ⎛ ⎞ + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ - Phân phối Z1 cho bụng và cánh cột: + Cho sườn: 1 3 83.68 P 31.83kN 8 1 [ ] 6.8 = = + + Cho cánh: 2 3 83.68 P 51.84kN 6.8 1 [ ] 8 = = + - Phân phối Z2 cho bụng và cánh cột: + Cho bụng: 1 3 58.61 P 18.61kN 8 1 [ ] 6.2 = = + + Cho cánh: 2 3 58.61 P 40kN 6.2 1 [ ] 8 = = + - Tính mô men uốn bản bích: + Do tải truyền vào bản cánh: 51.84 [6.8 0.25 2] M 163.3kNcm 2 × − × = = Hoặc: 40 [6.2 0.25 2] M 114kNcm 2 × − × = = Chiều dày bản bích: γ 2 bb i c 6.M 6 163.3 10 t 1.76cm b .f. 15 2100 1 × × = = = × × + Do tải truyền vào sườn: 31.83 [8 0.25 2] M 119.36kNcm 2 × − × = = Chiều dày bản bích: γ 2 bb i c 6.M 6 119.36 10 t 1.80cm b .f. 10.5 2100 1 × × = = = × ×
• 67. cấu thép 2 - 66 + Do tải truyền vào bản bụng: 18.61 [8 0.25 2] M 69.78kNcm 2 × − × = = Chiều dày bản bích: γ 2 bb i c 6.M 6 69.78 10 t 1.11cm b .f. 16 2100 1 × × = = = × × - Dùng bản bích có chiều dày tbb = 2cm. * Kiểm tra ứng suất trong các bộ phận do lực kéo của bu lông truyền vào: - Bản cánh: σ 2 2 251.84 40 3.06kN / cm 306daN / cm 2100daN / cm 15 2 + = = = < × - Sườn: σ 2 2 22 31.83 5.05kN / cm 505daN / cm 2100daN / cm 10.5 1.2 × = = = < × - Bản bụng: σ 2 2 22 18.61 1.93kN / cm 193daN / cm 2100daN / cm 16 1.2 × = = = < × c] Tính liên kết đường hàn mặt bích với xà: Tra bảng 43 TCXDVN338:2005 có chiều cao nhỏ nhất của đường hàn tự động là 6 mm khi chiều dày lớn nhất [bản bích] là 20 mm. Chiều cao lớn nhất đường hàn cánh cột với bản bích là : 1.2tmin = 1.2tf = 1.2x1.6 = 19.2mm chọn 8 mm Chiều cao lớn nhất đường hàn bụng cột với bản bích: 1.2tmin = 1.2tw= 1.2x10 = 12mm chọn 8 mm 2 wA 2 0.7 0.8 [29 27] 2 0.7 0.8 40 107.52cm= × × × + + × × × = 3 2 2 4 w 0.8 40 I 2 0.7 [29 0.8 23 27 0.8 20 ] 35252.3cm 12 × = × × × × + × × + = 3w w c I 2 35251.3 2 W 1512.9cm h 2 0.8 46.6 × × = = = + × Cặp nội lực tại vị trí liên kết xà: M= 11439daNm; N= 4327daN; V = 3707daN τ 2 2 2 2 2 hl w w w 2 2 M N V 11439 10 4327 3707 [ ] [ ] [ ] [ ] W A A 1512.9 107.52 107.52 797.1daN / cm 1800daN / cm × = + + = + + = < * Tính liên kết đường hàn mặt bích với cột và xà bằng phương pháp gần đúng: Chọn chiều cao đường hàn cột với bản bích là hf = 8mm. Lực dọc N và mômen do đường hàn góc bản cánh chịu: c c tk N M 4327 1143900 N 30684.1daN 2 2 43.4h = + = + = Ứng suất trong đường hàn góc bản cánh:
• 68. cấu thép 2 - 67 τ c c f f f f w 2 2 N 30684.1 h .[b 1] h .[b t 1] 0.8 29 0.8 27 684.9daN / cm 0.7 1800 1260daN / cm = = − + − − × + × = < × = Lực cắt do đường hàn bụng cột chịu: V= 3707daN Ứng suất trong đường hàn bản bụng: τ 2 2 w 3707 57.92daN / cm 1260daN / cm 2 0.8 40 == = < × × Đường hàn đủ khả năng chịu lực. 6.5. Chi tiết đỉnh xà Hình 6.6. Chi tiết đỉnh xà Nội lực tại đỉnh xà: M = 7278daN.m [căng thớ biên dưới xà]; N = 2284daN [nén]; V = 406daN a]. Tính toán liên kết theo quan niệm tính thứ nhất * Tính bu lông: Chọn 8 bu lông đường kính φ20 loại 8.8 và bố trí bulông như hình vẽ 6.6, có: Diện tích thực của bu lông Abn= 3.14cm2 ; diện tích nguyên của bu lông Abl= 2.45cm2 ; cường độ tính toán chịu kéo của bu lông là ftb = 4000daN/cm2 ; cường độ tính toán chịu cắt của bu lông là fvb = 3200daN/cm2 . - Kiểm tra bu lông chịu kéo: Lực kéo lớn nhất ở hàng bulông ngoài cùng: [h1= 44.7cm; h2= 31.7cm; y= 15.8cm]: 1 bmax 2 2 2 i M.h 727800 44.7 N 5417daN 2. h 2 [31.7 44.7 ] × = = = × +∑ Khả năng chịu kéo của bulông: [N]tb = Abn.ftb = 2.45x4000 = 9800daN Điều kiện: [N]tb= 9800daN > Nbmax= 5417daN [Thỏa mãn] - Lực cắt tác dụng lên một bu lông:
• 69. cấu thép 2 - 68 vb 406 N 51daN 8 = = Khả năng chịu cắt một bu lông: vb[N] 3.14 0.9 3200 9043daN= × × = Điều kiện: : [N]vb= 9043daN > 51daN [Thỏa mãn] * Tính bản bích: - Chiều dày bản bích: Lực kéo trong bulông ở các hàng tiếp theo: 1 2 2 1 N .h 9196 31.7 N 3841daN h 44.7 × = = = max bb bb g. N 16 2 5417 t 1,1. 1.1 1.04cm 2.[b g].f 2 [30 16] 2100 × × = = = + × + × ∑ i bb bb g. N 16 2 [5417 3841] t 1.1 1.1 1.36cm 2.[b g].f 2 [30 16] 2100 × × + = = = + × + × ∑ Chọn tbb = 2cm. Kiểm tra với cặp nội lực: M = -4848daN.m [căng thớ biên phía trên xà]; N = 6273daN [nén]; V = 1114daN Lực kéo lớn nhất ở 1 bulông hàng ngoài cùng: [ ] 1 bmax 2 2 2 i M N.y .h [484800 6273 15.5] 44.7 N 4332daN 2. h 2 [31.7 44.7 ] + + × × = = = × +∑ Khả năng chịu kéo của bulông: [N]tb = Abn.ftb = 2.45x4000 = 9800daN Điều kiện: [N]tb= 9800daN > Nbmax= 4332daN [Thỏa mãn] - Lực cắt tác dụng lên một bu lông: vb 1114 N 139daN 8 = = Khả năng chịu cắt một bu lông: vb[N] 3.14 0.9 3200 9043daN= × × = Điều kiện: : [N]vb= 9043daN > 139daN [Thỏa mãn] b]. Tính đường hàn liên kết mặt bích với xà Tra bảng 43 TCXDVN338:2005 có chiều cao nhỏ nhất của đường hàn tự động là 6 mm khi chiều dày lớn nhất [bản bích] là 20 mm. Chiều cao lớn nhất đường hàn cánh cột với bản bích là : 1.2tmin = 1.2tf = 1.2x1.6 = 19.2mm chọn 8 mm Chiều cao lớn nhất đường hàn bụng cột với bản bích: 1.2tmin = 1.2tw= 1.2x10 = 12mm chọn 8 mm 2 wA 2 0.7 0.8 [29 27] 2 0.7 0.8 40 107.52cm= × × × + + × × × =
• 70. cấu thép 2 - 69 3 2 2 4 w 0.8 40 I 2 0.7 [29 0.8 23 27 0.8 20 ] 35252.3cm 12 × = × × × × + × × + = 3w w c I 2 35251.3 2 W 1512.9cm h 2 0.8 46.6 × × = = = + × Cặp nội lực tại vị trí liên kết cột với xà: M = 7278daN.m; N = 2284daN; V = 406daN τ 2 2 2 2 2 hl w w w 2 2 M N V 7278 10 2284 406 [ ] [ ] [ ] [ ] W A A 1512.9 107.52 107.52 459.8daN / cm 1800daN / cm × = + + = + + = < Đường hàn đủ khả năng chịu lực. 7. Thiết kế cột sườn tường, và cửa trời 7.1. Cột sườn tường Lấy sơ đồ tính với cột là khớp với móng, có một điểm tựa vào dàn gió. Chọn tiết diện cột sườn tường là thép tổ hợp tiết diện chữ I có: h = 350 mm, bf = 180 mm; tf = 10 mm; tw = 8 mm Đặc trưng hình học Wx = 731,6 cm3 ; A = 62,4 cm2 ; rx = 14,32 cm; ry = 3,95 cm; Chiều dài tính toán cột sườn tường: lx = 1300 cm; ly = 240 cm [cách 2 xà gồ tường thì lắp thanh chống xà gồ]; Hình 7.1. Sơ đồ tính toán cột sườn tường - Độ mảnh cột sườn tường: λ x x x l 1300 90.76 r 14.32 = = = ; λ y y y l 240 60.77 r 3.95 = = = Độ mảnh giới hạn của cột: theo bảng 25 TCXDVN 338:2005:
• 71. cấu thép 2 - 70 [ λ ] = 120 Max [λx; λy] = λx = 90.76 ⇒ Max [λx; λy] < [ λ ] [Thoả mãn] - Độ mảnh quy ước của cột: E f xx .λλ = ⇒ λx 6 2100 90.76 2.87 2.1 10 = = × E f yy .λλ = ⇒ λy 6 2100 60.77 1.92 2.1 10 = × = × Tải trọng gió tính toán tác dụng lên cột sườn tường phân bố đều theo chiều cao cột: = = × × × × =0 e L W W .k.c .n. 125 1.05 0.8 1.2 4 604.8daN / m 6 Trong đó: L/6 là diện đón gió của cột sườn tường. Trọng lượng bản thân tường tôn [tôn, xà gồ tường, giằng] : 15daN/m2 . Tải trọng phân bố theo chiều cao cột : 15x L/6= 15x 4= 60daN/m Kiểm tra tiết diện cột sườn tường như cấu kiện chịu nén lệch tâm. Sau khi phân tích nội lực ta có nội lực nguy hiểm nhất tại tiết diện giữa cột: M = 12776daNm; N = - 818daN; V = 0 daN Độ lệch tâm tương đối: 2 x e M A 12776 10 62.4 m 133.22 N W 818 731.59 × = = × = × = ρ Độ lệch tâm tính đổi: em m= η → em m 20> > - Kiểm tra điều kiện ổn định trong mặt phẳng : Do m > 20 nên chỉ cần kiểm tra điều kiện bền theo các công thức: c n X N M f. A W σ = ± ≤ γ 2 2 c 818 12776 10 1759.45 f 2100[daN / cm ] 62.4 731.59 × σ = + = < γ = [Thoả mãn] 2 2 c 818 12776 10 1733.23 f 2100[daN / cm ] 62.4 731.59 × σ = − = − ⇒ σ < γ = [Thoả mãn] - Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung: γ φ c y N f c. .A ≤ Trong đó: hệ số c kể đến ảnh hưởng của mô men uốn Mx và hình dáng tiết diện đến ổn định của cột theo phương vuông góc với mặt phẳng uốn [phương ngoài mặt phẳng uốn]. c phụ thuộc vào mx = 133.22 >10 nên hệ số: φ φ y x b 1 c 1 m = +
• 72. cấu thép 2 - 71 Hệ số uốn dọc ϕy đối với trục y-y của tiết diện được xác định bằng tra bảng D.8, TCXDVN 338:2005 tương ứng với λy 60.77= : ϕy = 0.818 Tính ϕb theo phụ lục E, TCXDVN 338:2005 [phụ thuộc hệ số α và hệ số ψ như trong dầm có cánh chịu nén với từ hai điểm cố kết trở lên]: Tính hệ số: α 2 3 o f w 3 fk f f f l .t a.t 8. . 1 h .b b .t ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ = +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ; Trong đó: lo = 2.4 m ; hfk – khoảng cách trọng tâm hai bản cánh: hfk = 34 cm; a =0.5hfk = 17 cm; α 2 3 3 240 2 17 0.8 8 1 1.83 34 18 18 1 ⎛ ⎞× ×⎛ ⎞ = × × + =⎜ ⎟⎜ ⎟× ×⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Do 0.1 Vậy: ϕb =1 Do đó: 1 c 0.0091 0.818 1 133.22 1 = = + × ; γ φ 2 c y N 818 1762.36 f 2100[daN / cm ] c. .A 0.0091 0.818 62.4 = = < = × × [Thoả mãn] - Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh cột sườn tường: 0f 0 f b b [ ] t t ≤ ; f w 0f b t 18 0.8 b 8.6 2 2 − − = = = ; 0f f b 8.6 8.6 t 1 = = Tra bảng 35 TCXDVN 338: 2005 được độ mảnh giới hạn của phần bản cánh nhô ra của cột [độ mảnh quy ước λ tính theo ],max[max yx λλλ = ; λ = max [2.87; 1.92] = 2.87 [ ]0f f b E 0.36 0.10 t f ⎡ ⎤ = + λ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ = [ ] 6 2.1 10 0.36 0.10 2.87 20.18 2100 × + × = 0f f b 8.6 t = 0f f b t ⎡ ⎤ ≤ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ = 20.18 [Thoả mãn]