thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 tầng, một nhịp, chương 5 doc

Chương 5: Tính liên kết thanh giằng vào
các nhánh cột.
a) Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chòu lực
Ntx = 6.838(T)
Với các loại thép có
2
3450 /
btc
R Kg cm
 , dùng que hàn E42 thì
2 2
1800 / ; 0.45 0.45 3450 1550 /
gh gt btc
R Kg cm R R Kg cm
    
Hàn tay nên 1;7.0
th


ming
2
ghh
2
gtt
)R(cm/Kg126018007.0R
cm/Kg155015501R




Thanh xiên là thép L80x6 có góc giả thiết đường cao đường hàn

sống h
hs
= 8cm; chiều cao đường hàn mép h
hm
= 6cm.
Chiều cao cần thiết của đường hàn sống l
hs
và đường hàn mép
để liên kết thép góc thanh bụng xiên vào má cột là:
3
min
3
min
0.7
0.7 6.838 10
6.33 )
( ) 0.8 1260 0.75
0.3
0.3 6.838 10
3.62( )
( ) 0.6 1260 0.75
tx
hs
s g
tx
hm
m g
N
l cm
h R

N
l cm
h R
 
 
 
  
 
 
  
 
b) Đường hàn thanh bụng ngang L40x5 vào nhánh cột đử chòu
lực cắt Q
qư
= 1.13T (rất bé). Vì vậy chọn với cấu tạo với
cm5l;mm4h;mm6h
hhmhs

Kiểm tra lại tỷ số độ cứng giữa hai phần cột
1
2
597068
6.323
94426.93
J
J
 
Sai số do với tỷ lệ đã chọn
8 6.323
20.9%

8


THIẾT KẾ CHI TIẾT CỘT
1. Mối nối hai phần cột
Nội lực để tính mối nối là nột lực ở ngay trên vai cột (tiết diện
Ct) . Từ bảng tổ hợp nột lực ở tiết diện Ct ta chọn được hai cặp
nội lực nguy hiểm nhất là:
1
2
9.2 ; 45.1
32.26 ; 52.981
M Tm N T
M Tm N T
 
  
Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài, cánh trong phải chòu
1 1
'
1
2 2
'
1
45 9.2
40.9( )
2 2 0.46
52.98 32.26
91.05( )
2 2 0.46
ng

tr
N M
S T
b
N M
S T
b
    
    
Đường hàn có chiều dài bằng bề rộng cánh cột trên, chiều cao
đường hàn bằng chiều dày thép cánh cột trên, ứng suất trong
đường hàn:
3
2
3
2
40.95 10
525.01 2100 /
2(38 1)
91.05 10
1167 2100 /
2(38 1)
tr
tr nh
h h
ng
ng nh
h h
S
R Kg cm

l
S
R Kg cm
l





    


    

Mối nối bụng cột, tính đủ chòu lực cắt tại tiết diện nối. Vì lực cắt
ở cột trên khá bé đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt,
với chiều cao đường hàn đúng bằng chiều dày thép bản bụng.
2. Tính dầm vai
-Dầm vai như dầm đơn giản nhòp l = h
t
= 1 m.
-
Dầm vai chòu uốn bởi lực từ cánh trong của cột trên S
tr
=
91.05T
. Sơ đồ như hình vẽ
Strong
-Phản lực gối tựa:
0.5

91.05 45.52( )
1
d t
trong
t
h h
A S T
h

   
B =
0.5
91.05 42.25( )
1
T
 
-Mômen lớn nhất tại giữa nhòp:
0.4 42.25 0.5 22.76( )
M A T
    
Chọn chiều dày bản đậy mút nhánh cầu trục của cột mm20
bd


;
chiều rộng sườn đầu dầm cầu trục
mmb
S
200
Chiều dày bản bụng dầm vai xác đònh từ điều kiện ép cục bộ

của lực tập trung (D
max
+ G
dct
)
Chiều dài truyền lực ép cục bộ đến bụng dầm vai
)(2422202 cmbz
bdS


Chiều dày cần thiết của bản bụng dầm vai tính theo:
max
0.356( )
DCT
dv
em
D G
cm
zR


  vậy chọn
14( )
dv
cm


Bụng nhánh cầu trục của cột dưới xẻ rãnh cho bản bụng dầm vai
luồn qua. Hai bản bụng này liên kết với nhau bằng 4 đường hàn
góc.

 Chiều cao bụng dầm vai phải đủ chứa 4 đường hàn góc liên
kết bản bụng dầm vai với bụng nhánh cầu trục. Giả thiết chiều
cao đường hàn góc h
h
= 6mm. Chiều dài một đường hàn cần
thiết là:
max
;1
min
1 24.05( )
4 ( )
DCT
h
h g
D G B
l cm
h R

 
  
 Chiều dài một đường hàn cần thiết liên kết bản K vào bụng
dầm vai (để 4 đường hàn này đủ truyền lực S
tr
)
;2
min
1 31.109( )
4 ( )
tr
h

h g
S
l cm
h R

  
 Theo yêu cầu cấu tạo : mhh
ddv
5.3775.05.05.0 
Chọn h
dv
= 60cm. chiều dày bản cánh dưới dầm vai bằng 10mm;
chiều cao bản bụng dầm vai
60 (2 1) 57( )
bdv
h cm
   
Kiểm tra điều kiện chòu uốn của dầm vai
-Momen chống uốn bản bụng:
2
2
3
6
1.5 66
108.9( )
6 6
dv bdv
h
W cm



  
-Kiểm tra điều kiện uốn của tiết diện chữ nhật
5
2 2
max
22.76 10
2090 / 2100 /
101.64
dv
M
Kg cm R Kg cm
W
 

    
3. Chân cột liên kết cột với móng
 Lực nén lớn nhất ở tiết diện chân cột
Nhánh cầu trục:
1 2 1
1
66( )
nh
N y M
N T
C C
  
Nhánh mái:
2 1 2
2

128.54( )
nh
N y M
N T
C C
  
 Vật liệu thép chân cột và thép bulông neo BCT3KT12
 Móng bê tông M150 có R
n
= 60Kg/cm
2
.
Giả thiết hệ số tăng cường độ do nén cục bộ mặt bê tông móng
2
3
/72602.1
2.1
cmKgRmR
A
A
m
ncbncb
bd
m
cb


Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh
mái:
3

2
2
2
128 10
1785
172
yc
nh
bd
ncb
N
A cm
R

  
Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh cầu
chạy:
3
2
1
1
66 10
916.7
72
yc
nh
bd
ncb
N
A cm

R

  
Chiều rộng bản đế theo yêu cầu cấu tạo
1
2 2 40 2 1.4 2 4 50.8( )
dd
B b C cm

        
Chiều dài L của bản đế từng nhánh tính được là:
2
2
35( )
yc
yc
bd
bd
A
L cm
B
  chọn L
2bd
= 55(cm)
1
1
18( )
yc
yc
bd

bd
A
L cm
B
  chọn L
2bd
= 30(cm)
Ứng suất thực tế ngay dưới bản đế
2
2
2
2
2
1
1
1
128458
46 /
50 55
66000
23.6 /
50 55
nh
nh nhm
bd
nh
nh nhm
bd
N
Kg cm

F
N
Kg cm
F
 
 
   

   

Tính chiều dày bản đế:
Ở nhánh mái (nhánh 2) momen lớn nhất ở bản kê 3 cạnh:
2 2
29.17
1.5 0.127
19.4
0.127 46 19.4 2199( )
b
a
M d Kgcm

 
   
      
Ở nhánh cầu trục (nhánh 1) momen lớn nhất ở bản kê 3 cạnh:
2 2
12.1
0.776 0.095
15.6
0.095 23.62 15.6 547( )

b
a
M d Kgcm

 
   
      
6 6 547
2.5( )
2100
bd
M
cm
R



  
Chọn chiều dày bản đế là 3.5cm cho cả chân cột
50 195
1401010010140
400
40
250
101010 195
þ42
350
40
750
10

12
10 195
50 225
þ64
40
40
195
500
50
195
500
10
195 10
500
225
500
50
4. Tính kích thước dầm đế
Tải trọng truyền lên dầm đế ở nhánh
mái:
(4 1 0.5 20) 46 690 /
đ
q Kg cm
     
Tổng phản lực truyền lên dầm đế:
2 2
690 55 37957
dd dd
N q l Kg
   

Chọn chiều cao đường hàn sống và hàn mép h
hs
= 8mm; h
hm
=
6mm
Chiều cao cần thiết của đường hàn sống và hàn mép
min
min
( )
37957 16 3.67
28.8( )
( ) 16 0.8 1260
37957 3.67
12( )
( ) 16 0.6 1260
g g
dd
hs
g hs g
g
dd
hm
g m g
b a
N
l cm
b h R
a
N

l cm
b h R




   

   

chọn dầm đế có tiết diện 400x450x10mm
Kiểm tra dầm đế về chòu uốn và cắt
Nhòp tính toán dầm đế l
dđ
= 258.3 + 20 = 278.3 mm = 27.83 cm
2
2
2
3
2
690 27.83
2.67
2 2
690 27.83 19.2
1 45
337.5( )
6
45 1 45( )
dd dd
dd

dd dd dd
dd
dd
q l
M Tm
Q q l T
W cm
F cm

  
   

 
  
Kiểm tra bền:
2 2
2 2
19200
426.8 / 1300 /
45
267257
791.87 / 1300 /
337.5
dd
td
dd
td
td
td
Q

Kg cm Kg cm
F
M
Kg cm Kg cm
W


   
   
Tính sườn ngăn A
Tải trọng truyền xuống sườn ngăn A:
20 46 920( / )
sn
q Kg cm
  
Momen và lực cắt sườn ngăn
2
2
920 29.17
391484( )
2 2
920 29.17 26841( )
sn
sn
sn sn
q l
M kgcm
Q q l Kg

  

   
Chọn kích thước sườn ngăn là: 420x10mm
Momen chống uốn của sườn ngăn:
)cm(294
6
421
W
3
2
sn



Kiểm tra sườn ngăn về uốn:
2
1
2
391484
1331 2100 /
294
26841
639 2100 /
42
sng
sn
sn
sn
sn
sn
M

Kg cm
W
Q
Kg cm
F


   
   
Tính liên kết hàn sườn ngăn vào nhánh cột chọn chiều cao
đường hàn 10mm
Khả năng chòu lực của đường hàn
2
2
2
2 2 2 2 2 2
391848 6
998( / )
2 0.7 1 (42 1)
26841
467.6( / )
2 0.7 1 (42 1)
998 467 1102( / ) 1800( / )
sn
h
h
sn
h
h
td h h h

M
kg cm
W
Q
kg cm
F
kg cm R kg cm


   

  
   
  
   
      
Vậy kích thước dầm đế và sườn ngăn chọn
Dầm đế: 450x10mm
Sườn ngăn 450x10mm
5. Tính bu lông neo
Từ bảng tổ hợp nội lực cột, ở tiết diện chân cột, tìm ra tổ hợp
mômen uốn lớn nhất và lực dọc nhỏ nhất tổ hợp nột lực (1,7) :
Mmin = 21.86Tm; N = 48.5T
Nội lực lớn nhất trong nhánh mái.
21.859
0.9 56 38.3( )
1.1
48.5
0.9 39.69( )
1.1

t
b g
t
t
b
t
M
M n M Tm
n
N
N n Tm
n
     
  
Trong đó M
t
và N
t
là nội lực tại chân cột do tónh tải gây ra.
M
g
là momen tại chân cột do tải trọng gío gây ra.
Tổ hợp nội lực cho nhánh cầu trục: Mmax = 63.66 Tm;
N=56.41T
Cặp nột lực kéo lớn nhất cho nhánh cầu trục là
59.69( )
39.69( )
t
b g
t

t
b
t
M
M n M Tm
n
N
N n Tm
n
  
 
Lực kéo trong bulông neo chân cột nhánh mái là
1
16.85( )
m
BL
yM
N N T
C C
   
Lực kéo trong bulông neo chân cột nhánh cầu trục là
2
45.19( )
ct
BL
yM
N N T
C C
   
Mỗi nhánh cột dùng 2 BL neo dùng bu lông có R

neo
=
1400(Kg/cm)
Nhánh mái:
2
12( )
m
m
BL
BL
N
F cm
R

 
Chọn BL
42

có F
th
= 10.45x2 = 20.9 (cm
2
)
Nhánh cầu trục:
3
2
45.18 10
32.2( )
2 1400
m

m
BL
BL
N
F cm
R
 
  
Chọn BL 64

có F
th
= 25.2x2 = 50.4 (cm
2
)
6. Tính sườn BL neo
Chọn chiều dày sườn S=10mm, chiều rộng sườn 55mm chiều
cao sườn hs = 280mm
Nội lực trong sườn
16.85
8.43( )
2 2
16.85
9 75.8( )
2 2
N
Q T
N
M e Tm


  




   


Trong đó e =9 là khoảng cách từ trọng tâm BL neo đến mép
dầm đế
Sườn hàn vào dầm đế bằng 2 đường hàn, mỗi bên có h
h
= 8mm
Kiểm tra đường hàn:
3
2
2
3
2
2 2 2
75.83 10 6
557.2757( / )
2 0.7 0.8(28 1)
8.42 10
278.63( / )
2 0.7 0.8(28 1)
557.27 278.6379 623 1800 /
h
h
h

h
g
td h
M
Kg cm
W
Q
Kg cm
F
R KG cm



 
  
  

  
  
    
Kiểm tra tiết diện sườn:
3
2
2
3
2
2 2 2
75.83 10 6
364( / )
2 1 25

8.42 10
105.32( / )
2 1 25
364 105 378 2100 /
s
s
s
s
td
M
Kg cm
W
Q
Kg cm
F
R KG cm



 
  
 

  
 
    
Chọn chiều dày bản thép ngang mm20


, kích thước bản đế

ngang 104x100mm
3
2
2
3
2 2
8.42 14
29.48( )
4 4
29.49 10 6
931 2100 /
15.5 3.5
8.42 10
77.65 / 1300 /
2 2 15.5 3.5
Ql
M Tm
M
Kg cm
W
Q
Kg cm R KG cm
F



  
 
   



    
 