đố án công trình có 1 tầng 1 nhịp 2 cầu trục cùng hoạt động trong nhịp với cùng sức trục Q=200 kN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.19 MB, 72 trang )
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
1
PHẦN I
SỐ LIỆU
1. SỐ LIỆU CHUNG:
1 Địa điểm xây dựng : thành phố Hồ Chí Minh
2 Qui mô công trình : + công trình có 1 tầng 1 nhịp 2 cầu trục cùng hoạt động trong nhịp với
cùng sức trục Q=200 kN
+ Chiều dài L=120m
+ Bước cột B=6m
+ Mái lợp panen bêtông cốt thép, có cửa trời
+ Vật liệu thép có R= 21E
4
kN/m
2
, E=21E
7
kN/m
2
, µ=0.3,
γ=78.5kN/m
2
+ bêtông mác M300
1 Tuổi thọ công trình : khoảng 50 năm.
2 Địa hình B
2. SỐ LIỆU RIÊNG :
Hr = 10m
0.00
L = 27m
Số liệu tính toán :
Nhịp nhà L (m)
Chiều cao đỉnh ray H
r
(m)
Sức trục Q (kN)
27
10
200
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
2
PHẦN II
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG
NGANG
1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG
L
LCT
C? U TR? C
Ht
Hd
Hm
Sơ đồ khung ngang
Các thông số kích thước của khung ngang được thể hiện trong hình như sau :
Nh?p c?u tr?c Lct(Lk)
D
ht B1
a
100
f
hdcc
Hk
hr
hm
Nh?p nhà xu?ng L
hd
Hd
Ht
h0
Từ số liệu đã cho về sức trục , tra trong cataloge cầu trục ta có các thông số sau :
Loại ray thích hợp : P43 hoặc KP70
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
3
Chiều cao H
k
= 2.4m
Bề rộng cầu trục B=6.3m
Nhịp cầu trục L
k
= 25.5m là giá trị nhỏ hơn và gần nhịp nhà L=27m
Khoảng cách 2 trục bánh xe của cầu trục K=5m
B
1
= 280mm
Chọn chiều cao cột ngầm h
m
=0
Giả sử chiều cao ray và đệm h
r
= 200mm
Chiều cao sơ bộ dầm cầu chạy :
)(600
10
6000
10
1
mmBh
dcc
Từ các số liệu trên ta có :
1 Chiều cao cột dưới :
)(9200600200010000 mmhhhHH
dccrmrd
2 Chiều cao cột trên :
360035702701002400600200100 fHhhH
kdccrt
Ở đây f là độ võng của kết cấu mái, lấy sơ bộ bằng 1/100 nhịp :
)(270
100
27000
100
mm
L
f
1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG
Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị :
)(750
2
2550027000
2
mm
LL
k
.
Chọn sơ bộ chiều cao tiết diện phần cột trên :
360
10
t
t
H
h
.
Lấy h
t
= 500 mm
Chiều cao sơ bộ của tiết diện cột dưới cũng được lấy bằng 1/10 H
d
và là bội số của 250,
do đó lấy h
d
=1000 mm.
Để đảm bảo khe hở an toàn ta chọn a _khoảng cách từ mép đến trục cột theo công thức :
10075070280500
1
DBha
t
Với D=70 mm là khe hở an toàn giữa cầu trục và cột
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
4
PHẦN III
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN
KHUNG NGANG
1. TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN
Mái lợp panen bêtông cốt thép với trọng lượng như sau :
Lớp mái
Trọng lượng(daN/m
2
)
Hệ số vượt tải n
Tấm panen 1.5mx6m
150
1.1
Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt 4cm
40
1.2
Lớp chống thấm, giả định
10
1.2
Các lớp vữa tô trát, tổng chiều cao dày 4cm
80
1.2
Hai lớp gạch lá nem, mỗi lớp dày 3cm
120
1.1
Tổng tải trọng tiêu chuẩn q
tc
=400 daN/m
2
q
tt
=453daN/m
2
Trọng lượng kết cấu mái và hệ giằng được lấy như sau :
)/(36302.1
2
11
mdaNgng
tctt
Trọng lượng kết cấu cửa mái :
)/(18152.1
2
12
mdaNgng
tctt
2. TẢI TRỌNG SỬA CHỮA MÁI
Theo tiêu chuẩn Việt Nam về tải trọng và tác động TCVN 2737-1995, tải trọng sửa chữa mái lợp
panen bêtông cốt thép được lấy bằng 75daN/m
2
mặt bằng nhà, giả thiết độ dốc mái nghiêng là 1/10
Hay nói cách khác mái nghiêng 1 góc 6°.
Giá trị tải sửa chữa mái đưa vào tính toán là :
)/(983.1
6cos
75
2
0
mdaNq
tt
ht
Tải trọng sửa chữa mái dồn về 1 khung thành tải phân bố đều :
mkNmdaNBq
tt
ht
/88.5)/(588698.
3. ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN VAI CỘT
Áp lực cầu trục lên vai cột được tính theo công thức sau :
ic
yPnnD
maxmax
.
ic
yPnnD
minmin
.
Với :
+ n = 1.1 là hệ số vượt tải
+ n
c
= 0.9 là hệ số tổ hợp, xét đến xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của 2 cầu trục
hoạt động cùng nhịp.
Theo catalogue ta có : P
max
=235kN, P
min
= 70 kN.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
5
Hoặc có thể tính giá trị của P
min
như sau :
Tổng trọng lượng cầu trục G=410kN, số lượng bánh xe 1 bên ray n
o
=2.
)(70235
2
410200
max
0
min
kNP
n
GQ
p
Sắp xếp các bánh xe cầu trục lên đường ảnh hưởng như sau :
5000 5000
6000 6000
P1 P2 P3
y1
y2
y3
1000 5000
1300
P4
1300 4700
Ta có:
1
2
y
;
17.0
6
56
1
y
;
78.0
6
7.4
3
y
;
0
4
y
95.178.017.01
i
y
Do đó :
)(67.45395.12359.01.1
max
kND
)(14.13595.1709.01.1
min
kND
4. LỰC XÔ NGANG CỦA CẦU TRỤC:
Tổng lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu trục là :
'
0
.
xe
ms xe
xe
QG
T f n
n
Trong đó :
- Q : là sức trục
- G
xe
= 85kN : trọng lượng xe con
- n
xe
= 4 : số bánh xe của 1 xe con
-
'
2
2
xe
xe
n
n
: số bánh xe bị hãm
-
ms
f
: lực ma sát giữa thép và thép ( giả sử móc cứng , lấy f
ms
=0.2 )
)(5.2822.0
4
85200
0
kNT
Lực hãm tiêu chuẩn lên 1 bánh xe của cầu trục :
)(25.14
2
5.28
0
0
1
kN
n
T
T
Vậy lực xô ngang của cầu trục là :
)(8.2797.125.149.01.1
11
kNyTnnT
i
Lực xô ngang này đặt ở cao trình mặt trên của dầm cầu chạy, cách vai cột 0.6m, tức là ở cao trình
9.8m.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
6
5. ÁP LỰC GIÓ:
Tải trọng gió tác dụng lên 1 khung được xác định theo công thức :
Bqkcnq
0
Trong đó : - q
o
: áp lực gió tiêu chuẩn
Theo trên , công trình được xây ở vùng gió II , ít chịu ảnh hưởng của bão, áp lực gió tiêu chuẩn
q
o
=83 daN/m
2
- n : hệ số vượt tải , lấy bằng 1.3
- c : hệ số khí động
h4
H
h3
h2 h1
Wd Wh
qd
qh
Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung ngang
Lấy chiều cao thanh đầu dàn là 2200 mm , bề rộng cửa mái là 1/3 nhịp tức là 9m , chiều cao cửa
mái có thể chứa được bậu cửa dưới (lấy 600mm ), bậu cửa trên ( lấy 400mm ) và phần cánh cửa lật
( lấy 1200mm ) .Vậy chiều cao cửa mái lấy bằng 2200 mm
Vậy : + h
4
=2200 mm
+ h
3
= 950 mm
+ h
2
= 2200 mm
+ h
1
= 500 mm
Từ đó theo TCVN 2737-1995 ta có các hệ số khí động như sau :
-0.6
-0.6
-0.6
-0.8
-0.6
+0.7
-0.5+0.8
H
L
A
B
Sơ đồ hệ số khí động trên khung
- k : hệ số độ cao và địa hình
Tại độ cao 12.8m ( tại A _ cánh dưới dàn vì kèo) : k=1.05
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
7
Tại cao độ đỉnh mái ( độ cao h = H + h
1
+h
2
+h
3
+h
4
= 12.8+2.2+0.95+2.2+0.5=18.65m ):
k = 1.12
Trong khoảng từ cánh dưới dàn đến đỉnh mái hệ số k được lấy trung bình 2 giá trị trên và bằng
1.09
Tải trọng gió phân bố đều trên cột :
- Gió đẩy :
)/(44.5)/(8.54368305.18.03.1
0
mkNmdaNBqkcnq
d
- Gió hút :
)/(4.3)/(9.33968305.15.03.1
0
mkNmdaNBqkcnq
h
Toàn bộ phần tải gió tác dụng từ cao trình đáy vì kèo lên đỉnh mái được qui về lực tập trung W
d
và
W
h
dặt tại đỉnh cột trên. Giá trị được tính như sau :
)(44.16)5.08.02.27.095.06.02.28.0(609.13.183
0
kNhcBknqW
iid
)(21.23)2.25.095.06.02.26.05.06.0(609.13.183
0
kNhcBknqW
iih
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
8
PHẦN IV
XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG
Để thiết lập sơ đồ tính cho khung ngang 1 cách đơn giản, ta giả thiết :
- Thay thế cột bằng cấu kiện thanh trùng cới tim cột , có độ cứng bằng độ cứng cột.
- Cột trên và cột dưới được nén đồng trục cộng thêm 1 moment lệch tâm tại vai cột.
- Thay thế dàn bằng 1 thanh trùng với cánh dưới dàn .
- Khi tải không tác dụng trực tiếp lên xà, coi độ cứng xà bằng vô cùng EJ = ∞.
Giả sử tỷ lệ độ cứng giữa các tiết diện trong thanh là :
8
ct
cd
J
J
và
30
ct
d
J
J
1. TĨNH TẢI :
27m
9.2m
3.6m
e=0.25m
29.7kN/m
Sơ đồ tính
Toàn bộ tĩnh tải tác dụng lên khung như sau :
mkNmdaNggqBq
tttttt
/7.29)/(2970)636453(6)3/(
21
Lực dọc trong cột trên khung bằng :
kNkN
qL
N 401)(95.400
2
277.29
2
2
Moment lệch tâm đặt tại vai cột :
)(25.10025.0401
2
kNmeNM
lt
Ta có các thông số để tra bảng sau :
28125.0
2.96.3
6.3
dt
t
HH
H
h
a
và
125.0
8
1
1
2
J
J
n
Tra bảng và nội suy, ta được :
7132.0
B
K
và
4381.1
'
B
K
Giải bài toán bằng phương pháp chuyển vị với phương trình chính tắc như sau:
11 1
.0
P
rR
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
9
Qui bài toán trên thành 2 bài toán như sau :
BT1
29.7kN/m
và
BT2
100.24kNm
Xét bài toán BT1 :
a/ Nội lực do chuyển vị xoay
1
gây ra trên hệ cơ bản :
- Moment và lực cắt tại đỉnh cột :
h
EJ
h
EJK
M
cdcdB
B
7132.0
và
22
'
4381.1
h
EJ
h
EJK
Q
cdcdB
B
- Moment và lực cắt ở chân cột :
h
EJ
hQMM
cd
BBA
7249.0
BA
QQ
- Moment trong thanh xà ngang :
h
EJ
L
EJ
L
JE
L
EJ
M
cdcdcdd
BC
11.71575.344
b/ Moment do tải ngoài gây ra trong thanh xà:
)(28.1804
12
2
kNm
ql
M
q
BC
;
)(14.902
24
2
kNm
ql
M
q
nhip
Các hệ số
11
r
và
P
R
1
có thể được xác định như sau :
h
EJ
h
EJ
MMr
cdcd
BCB
8232.7)11.7()7132.0(
11
kNmMR
q
BCP
28.1804
1
cd
P
EJ
h
r
R
63.230
11
1
Từ đó ta tính được giá trị nội lực cuối cùng :
- Giá trị moment ở chân cột :
)(184.167
63.230
7249.0
kNm
EJ
h
h
EJ
M
cd
cd
pA
902.14kNm
1804.28kNm
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
10
- Giá trị moment ở đỉnh cột :
)(49.164
63.230
7132.0
kNm
EJ
h
h
EJ
M
cd
cd
pB
- Giá trị moment ở đầu dàn :
)(5.16428.1804
63.230
11.7
kNm
EJ
h
h
EJ
M
cd
cd
BC
- Giá trị moment ở giữa dàn :
)(91.25415.164
8
277.29
8
2
2
kNmM
qL
M
BCnhip
Biểu đồ moment cuối cùng :
164.5kNm
167.184kNm
2541.91kNm
Xét bài toán BT2 :
Từ các thông số
28125.0
,
28125.0
8.12
6.3
h
x
và
125.0n
, tra bảng ta được :
4969.1
1496.0
'
B
B
K
K
- Moment và phản lực đỉnh cột được xác định như sau :
)(15)25.100()1496.0( kNmMKM
lechtamBB
)(72.11
8.12
)25.100(4969.1
'
kN
h
M
KQ
lechtam
BB
- Moment tại chân cột trên :
)(2.276.372.1115 kNmHQMM
tBBII
- Moment tại đỉnh cột dưới :
)(05.732.2725.100 kNmMMM
IIlechtamIII
- Moment tại chân cột :
)(77.342.972.1105.73 kNmHQMM
dBIIIA
Ta thu được biểu đồ moment của bài toán 2 như sau :
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
11
15kNm
73.05kNm
27.2kNm
34.77kNm
Cộng kết quả 2 bài toán trên ta thu được biểu đồ moment gây ra do tĩnh tải :
149.5kNm
98.44kNm
1.81kNm
132.41kNm
Biểu đồ môment do tĩnh tải
Lực cắt tại chân cột
)(2.14
2.9
81.141.132
kNQ
TT
A
2. HOẠT TẢI :
Tính tương tự trường hợp tĩnh tải , với q
ht
=5.88kN/m . Như vậy chỉ cần nhân các tung độ biểu đồ
moment của trường hợp tĩnh tải với tỷ số
198.0
7.29
88.5
tt
ht
q
q
.
Biểu đồ moment như sau :
29.6kNm
19.49kNm
0.24kNm
26.22kNm
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
12
Lực cắt tại chân cột
)(81.22.14198.0198.0 kNQQ
TT
A
HT
A
3. ÁP LỰC ĐỨNG D
max
VÀ D
min
:
Tương tự như trên , bài toán cũng được đưa về thành 2 bài toán
- Bài toán 1 : với cột nén đúng tâm chịu D
max
và D
min
(chỉ gây ra lực dọc trong cột dưới chứ
không gây ra moment )
- Bài toán 2 : với các moment M
max
và M
min
( do D
max
và D
min
đặt lệch tâm ) gây ra tại vai
cột
Các moment lệch tâm :
)(84.2265.067.453
maxmax
kNmeDM
)(57.675.014.135
minmin
kNmeDM
a/ Moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản :
Tương tự như trường hợp tĩnh tải
- Moment và phản lực đỉnh cột được xác định như sau :
)(94.33)84.226()1496.0( kNmMKM
lechtamBB
)(53.26
8.12
)84.226(4969.1
'
kN
h
M
KQ
lechtam
BB
- Moment tại chân cột trên :
)(57.616.353.2694.33 kNmHQMM
tBBII
- Moment tại đỉnh cột dưới :
)(27.16557.6184.226 kNmMMM
IIlechtamIII
- Moment tại chân cột :
)(81.782.953.2627.165 kNmHQMM
dBIIIA
Biểu đồ moment cho trường hợp này như sau :
33.94kNm
61.57kNm
78.81kNm
165.27kNm
10.1kNm
18.34kNm
49.24kNm
23.44kNm
Biểu đồ moment do tải ngoài
b/ Nội lực do chuyển vị thẳng đơn vị gây ra trên hệ cơ bản :
Từ phụ lục ta tính được các hệ số K
B
= 1.4381 và K
B
=-5.4958
Từ đó :
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
13
22
4381.1
h
EJ
h
EJ
KM
cdcd
BB
33
'
4958.5
h
EJ
h
EJ
KQ
cdcd
BB
22
'
2
0577.4)(
h
EJ
h
EJ
KK
h
EJ
KM
cdcd
BB
cd
AA
Xác định các hệ số
11
r
và
p
R
1
:
3
11
9916.10
h
EJ
r
cd
3
4958.5
h
J
cd
3
4958.5
h
J
cd
Cắt thanh dàn và chiếu tất cả lực tác dụng lên phương ngang ta xác định được
11
r
như hình vẽ.
Tương tự ta cũng xác định được R
1P
:
)(63.189.753.26
1
kNR
P
Ẩn chuyển vị thẳng :
cdcd
P
EJ
h
EJ
h
r
R
33
11
1
7.1
9916.10
63.18
Vậy moment trong hệ ban đầu :
Cột trái :
- Moment tại đỉnh cột :
)(65.24381.18.127.194.33.
1
0
kNmMMM
P
B
P
- Moment tại chân cột trên :
)(23.598.12)1076.0(7.157.61.
1
0
kNmMMM
P
II
P
- Moment tại đỉnh cột dưới :
)(61.16723.5984.226
2
kNmMMM
lt
III
P
- Lực cắt :
19.174958.57.153.26.
0
BP
QQQ
- Moment tại chân cột :
)(49.98.127.10577.481.78.
0
kNmMMM
A
A
P
Cột phải :
Tính toán tương tự như trường hợp trên ta có bảng kết quả sau :
Q (kN)
M (kNm)
Đỉnh cột
Chân cột trên
Đỉnh cột dưới
Chân cột
-1.44
-41.4
20.68
-46.9
111.74
Cuối cùng ta có biểu đồ moment do D
max
và D
min
gây ra như sau :
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
14
2.65kNm
59.23kNm
167.61kNm
9.49kNm
41.4kNm
20.68kNm
46.9kNm
111.74kNm
Biểu đồ moment do D
max
và D
min
)(19.17
2.9
)61.167(49.9
198.0 kNQQ
TT
A
HT
A
4. LỰC XÔ NGANG T
:
T=27.8kN
3m
12.8m
0.6m
Sơ đồ tính :
a/ Nội lực do chuyển vị dơn vị gây ra trên hệ cơ bản :
Các hệ số
28125.0
,
2344.0
8.12
3
h
x
và
125.0n
, tính từ bảng phụ lục ta có
7783.0
1024.0
'
B
B
K
K
QB =0.7783T
MB =0.1024T.h
T
b/ Biểu đồ moment do ngoại lực gây ra trên hệ cơ bản
0
P
M
:
- Moment đầu cột :
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
15
)(44.368.128.271024.0 kNmhTKM
BI
- Moment tại vị trí đặt lực xô ngang :
)(47.2838.277783.044.36 kNmxQMM
BIx
- Moment chân cột:
)(93.31)38.12(8.278.128.277783.044.36).(. kNmxhThQMM
BIIV
36.44kNm
28.47kNm
31.93kNm
Xác định các hệ số
11
r
và
p
R
1
:
Ở trường hợp trên ta đã xác định được :
3
11
9916.10
h
EJ
r
cd
P
R
1
21.64
Chiếu tất cả các lực trên hình lên phương ngang ta được :
kNR
P
64.21
1
Từ đó xác định được ẩn chuyển vị
như sau :
cdcd
P
EJ
h
EJ
h
r
R
33
11
1
97.1
992.10
64.21
Giá trị moment trong biểu đồ ban đầu :
0
1
.
PP
MMM
.
Cụ thể :
Cột trái :
- Moment tại đỉnh:
)(2.044.364381.197.1.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PB
- Moment tại vị trí đặt lực xô ngang :
)(76.2547.28)1076.0(97.1.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PC
- Moment tại chân cột :
)(25.13493.31)0577.4(97.1.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PA
Cột phải :
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
16
- Moment tại đỉnh:
)(26.3604381.197.1.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PB
- Moment tại vị trí đặt lực xô ngang :
)(71.20)1076.0(97.1.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PC
- Moment tại chân cột :
)(32.1020)0577.4(97.1.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PC
Biểu đồ moment như sau :
0.2
25.76
134.25
36.26
2.71
102.32
15.964
8.82
3.5 Tải gió
:
Nội lực được tínhtheo sơ đồ sau :
W
d
d
W
q
h
h
q
Sơ đồ tính
a/ Nội lực do chuyển vị dơn vị gây ra trên hệ cơ bản :
Các hệ số
28125.0
và
125.0n
, tư phụ lục ta có :
44.0
0503.0
'
B
B
K
K
M = -0.0503qh
B
B
Q = 0.44qh
2
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
17
b/ Biểu đồ moment do ngoại lực gây ra trên hệ cơ bản
0
P
M
:
- Moment đầu cột :
)(83.448.1244.50503.0
22
kNmhqKM
dB
d
I
- Moment chân cột trên và đỉnh cột dưới :
)(22.30
2
6.344.5
6.38.1244.544.083.44
2
.
.
2
2
kNm
Hq
HQMMM
t
tB
d
I
d
III
d
II
- Moment chân cột:
)(31.98
2
8.1244.5
8.128.1244.544.083.44
2
.
22
kNm
qh
hQMM
B
d
I
d
IV
Tương tự đối với phía hút gió (q
h
=3.4kN/m)ta có kết quả sau :
M
A
(kNm)
M
B
(kNm)
M
C
(kNm)
20.02
26.88
53.44
44.83kNm
98.31kNm
20.02kNm
26.88kNm
53.44kNm
30.22kNm
Biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản
Xác định các hệ số
11
r
và
P
R
1
:
Ở trường hợp trên ta đã xác định được :
3
11
9916.10
h
EJ
r
cd
30.64 19.15
16.44 23.21
Chiếu tất cả các lực trên hình lên phương ngang ta được :
kNR
P
44.8921.2344.1615.1964.30
1
Từ đó xác định được ẩn chuyển vị
như sau :
cdcd
P
EJ
h
EJ
h
r
R
33
11
1
14.8
992.10
44.89
Giá trị moment trong biểu đồ ban đầu :
0
1
.
PP
MMM
.
Cụ thể :
Cột trái :
- Moment tại đỉnh:
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
18
)(10583.444381.114.8.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PB
- Moment tại chân cột trên và đỉnh cột dưới :
)(1922.30)1076.0(14.8.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PC
- Moment tại chân cột :
)(09.52131.98)0577.4(14.8.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PC
Cột phải :
- Moment tại đỉnh:
3
0
1
2
d
. 8.14 1.4381 20.02 129.82( )
EJ
d
Bp
EJ
h
M M M kNm
h
- Moment tại chân cột trên và đỉnh cột dưới :
)(67.1588.26)1076.0(14.8.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PC
- Moment tại chân cột :
)(22.47644.53)0577.4(14.8.
2
3
0
1
kNm
h
EJ
EJ
h
MMM
cd
cd
PC
Biểu đồ moment cuối cùng như sau :
105kNm
19kNm
521.09kNm
129.82kNm
15.67kNm
476.22kNm
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
19
PHẦN V
TỔ HỢP NỘI LỰC
1. BẢNG TÓM TẮT NỘI LỰC TRONG KHUNG
Tiết
diện
Hệ
số
TH
Tĩnh tải (1)
Hoạt tải mái (2)
D
max
trái ( 3)
D
max
phải (4)
T trái
(5)
T phải
(6)
Gió trái
(7)
Gió phải
(8)
M
(kNm)
N
(kN)
M (kNm)
N (kN)
M (kNm)
N (kN)
M (kNm)
N (kN)
M
(kNm)
M
(kNm)
M
(kNm)
M
(kNm)
I-I
1
-149.5
401
-29.6
79.38
-2.66
0
-41.40
0
0.2
36.26
105
-129.82
0.9
-149.5
401
-26.64
71.44
-2.39
0
-37.26
0
0.18
32.63
94.5
-116.84
II-II
1
-98.44
401
-19.49
79.38
59.23
0
20.68
0
15.96
8.82
19
-15.67
0.9
-98.44
401
-17.541
71.44
53.31
0
18.61
0
14.37
7.94
17.1
-14.10
III-III
1
1.81
401
0.24
79.38
-167.61
453.67
-46.90
135.14
15.96
8.82
19
-15.67
0.9
1.81
401
0.216
71.44
-150.85
408.30
-42.21
121.63
14.37
7.94
17.1
-14.10
IV-IV
1
132.41
401
26.22
79.38
-9.49
453.67
111.74
135.14
134.25
102.32
-521.09
476.22
0.9
132.41
401
23.598
71.44
-8.54
408.30
100.57
121.63
120.83
92.09
-468.98
428.60
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
20
2 . BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC
Tổ hợp 1
Tiết diện
M
max
-N
tu
M
min
-N
tu
N
max
-M
tu
M(kNm)
N(kN)
M(kNm)
N(kN)
N(kN)
M
+
(kNm)
M
-
(kNm)
I-I
1+8
1+2
-279.32
401.00
480.38
-179.10
II-II
1+2
1+2
-117.93
480.38
480.38
-117.93
III-III
1+7
1+3
1+3
20.81
401.00
-165.80
854.67
854.67
-165.80
IV-IV
1+8
1+7
1+3
608.63
401.00
-388.68
401.00
854.67
122.92
Tổ hợp 2
Tiết diện
M
max
-N
tu
M
min
-N
tu
N
max
-M
tu
M(kNm)
N(kN)
M(kNm)
N(kN)
N(kN)
M
+
(kNm)
M
-
(kNm)
I-I
1+2+4+6+8
1+2…
+4+6+8
-362.87
472.44
472.44
-362.87
II-II
1+2+8
1+2…
+8
-130.08
472.44
472.44
-130.08
III-III
1+2+7
1+3+5+8
1+2+3…
+4+8
19.13
472.44
-177.51
809.30
880.75
-205.35
IV-IV
1+2+4+5+8
1+3+5+7
1+2+3…
+5+8
+5+7
806.00
594.07
-465.94
809.30
880.75
696.89
-442.34
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
21
PHẦN VI
THIẾT KẾ CỘT
Các thông số đã biết về cột được tóm tắt trong bảng sau :
H
t
(m)
h
t
(mm)
H
d
(m)
h
d
(mm)
J
cd
/J
ct
3.6
500
9.2
1000
8
5.1 NỘI LỰC TÍNH TOÁN TRONG CỘT
Từ bảng tổ hợp nội lực ta xác định dược nội lực tính toán trong cộy như sau :
Cột trên
Cột dưới
Nhánh mái
Nhánh cầu trục
M (kNm)
N
tư
(kN)
M (kNm)
N
tư
(kN)
M (kNm)
N
tư
(kN)
362.87
472.44
806
594.07
-465.94
809.3
5.2 XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN
a/ Trong mặt phẳng khung
Các thông số cần thiết để xác định chiều dài tính toán như sau :
319.0
6.38
2.9
.
.
1
2
1
td
dt
HJ
HJ
i
i
K
713.1
44.472
3.809
ct
cd
N
N
m
8456.0
713.1
8
2.9
6.3
1
t
d
d
t
mJ
J
H
H
c
Tra bảng ta được :
94.1
1
,
1
2
1
1.94
2.29
0.8456c
)(244.86.329.2.
)(85.172.994.1.
22
11
mHl
mHl
tx
dx
a/ Trong mặt phẳng khung
- Cột trên :
)(36.06.3
2
mhHl
dccty
- Cột dưới :
)(2.9
1
mHl
dy
5.3 THIẾT KẾ CỘT TRÊN
a/ Chọn tiết diện sơ bộ
Độ lệch tâm :
)(77.0
44.472
87.362
m
N
M
e
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
22
Giả thiết
25.1
, diên tích yêu cầu của tiết diện cột trên là :
)(8.107
5.0
77.0
3.225.1
21
44.472
)8.22.2(25.1
2
cm
h
e
R
N
F
yct
Chọn sơ bộ bề dày bản bụng :
)(10
50
1
mmh
tb
Bề rộng cánh tiết diện , được chọn theo điều kiện đảm bảo ổn định cột ngoài mặt phẳng khung ,
tính theo công thức :
mmHb
tc
300~24015/1~12/1
Chọn
mmb
c
280
Chiều dày bản cánh chọn theo điều kiện ổn định cục bộ bản cánh :
mmb
cc
15~3.836/1~20/1
Chọn
mm
c
12
h=500mm
c
b
=10mm
c
=12mm
b =280mm
Tiết diện sơ bộ cột trên
b/ Kiểm tra tiết diện đã chọn.
Các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn :
)(8.114)2.1250(12.1282
2
cmF
)(49000
12
2.128
4.242.1282
12
6.471
4
3
2
3
2
cmJ
x
c
b
=10mm
x
y
244mm
476mm
b =280mm
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
23
)(37.4394
12
16.47
12
282.1
2
4
33
2
cmJ
y
)(66.20
8.114
49000
2
2
cm
F
J
r
x
x
)(19.6
8.114
37.4394
2
2
cm
F
J
r
y
y
9.39
66.20
4.824
2
2
2
x
x
x
r
l
26.1
21000
21
9.39
22
E
R
xx
47.48
19.6
300
2
2
2
y
y
y
r
l
Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn
Độ lệch tâm tính đổi m được tính theo công thức :
51.4
490002
508.11477
2
.
2
x
t
J
hFe
W
Fee
m
Ta có :
526.1
2
x
551.4 m
Mặt khác :
141.1
6.471
2.1282
b
c
F
F
Do đó từ phụ lục 6 ta tính được hệ số ảnh hưởng hình dáng
như sau :
41.126.1)51.46(02.0)51.41.09.1()6(02.0)1.09.1(
mm
Độ lệch tâm tính đổi :
36.651.441.1.
1
mm
Từ
x2
và
1
m
tra phụ lục 4 ta có
205.0
lt
Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn như sau :
22
2
/21)/(07.20
8.114205.0
44.472
cmkNRcmkN
F
N
lt
x
Tóm tắt việc kiểm tra ổn định tổng thể như sau :
N (kN)
F
(cm
2
)
e
(cm)
J
2x
(cm
4
)
λ
2x
λ
2x
m(cm
)
η
m
1
(cm
)
φ
lt
σ
2x
(kN/cm
2
)
472.4
4
114.8
77
49000
39.
9
1.2
6
4.51
1.4
1
6.36
0.20
5
20.07
Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn
Từ
47.48
2
y
hệ số uốn dọc
872.0
2
y
Cặp nội lực đang xét là Nội lực nguy hiểm tại tiết diện I, được tổ hợp từ nội lực các tải trọng
1+2+4+6+8 , moment tương ứng ở đầu kia của cột là -119.41 kNm .
Moment lớn nhất ở 1/3 đoạn cột được xác định theo công thức :
)(72.281
3
)87.362(41.119
87.362
3
)(
kNm
MM
MM
tu
Giá trị moment đưa vào tính toán :
kNmM
MM
M
III
72.281)72.281;
2
41.119
;
2
87.362
max();
2
;
2
max(
'
Độ lệch tâm tương đối
x
m
:
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
24
598.6
44.472
50
49000
8.11428172
'
NW
FMe
m
9.0
Do
yc
R
E
2
35.99
21
21000
1416.3
1
Từ đó ta xác định được hệ số ảnh hưởng của moment trong mặt phẳng uốn C như sau :
)12.0()2.02(
105
xx
mCmCC
Trong đó :
162.0
74.59.01
1
.1
5
x
m
C
162.0
74.59.01
1
.1
10
x
m
C
5.4 THIẾT KẾ CỘT DƯỚI
Chọn cột dưới là cột tiết diện rỗng bao gồm 2 nhánh :
- Nhánh trong (nhánh cầu trục ) : cấu tạo dạng chữ U , gồm 1 bản thép lưng và 2 thép góc làm
cánh
- Nhánh ngoài ( nhánh mái ) : thép I tổ hợp
2 nhánh được nối với nhau bởi các thanh giằng
Thanh gi?ng
Nhánh mái
1
C
y
Nhánh c?u
tr?c
Tiết diện cột dưới
Nội lực được xác định từ bảng tổ hợp như sau :
Nhánh mái
Nhánh cầu tục
M
2
(kNm)
N
2
(kN)
M
1
(kNm)
N
1
(kN)
806
594.07
-465.94
809.3
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I GVHD : NGÔ VI LONG
SVTH : LÝ THANH TÙNG MSSV : 80303280
25
Tổ hợp lực cắt tại chân cột như sau :
Tĩnh tải
(1)
Hoạt tải mái
(2)
D
max
trái
( 3)
D
max
phải
(4)
T trái
(5)
T phải
(6)
Gió trái
(7)
Gió phải
(8)
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
14.2
2.81
17.2
-17.2
-21.64
-6.16
30.64
19.15
14.2
2.529
15.48
-15.48
-19.476
-5.544
27.576
17.235
Tổ hợp 1
Tổ hợp 2
1+7
1+2+3+5+7
44.84
79.261
Lực cắt lớn nhất tại chân cột là Q=79.26 kN
a/ Chọn tiết diện sơ bộ
Giả thiết diện tích của mỗi nhánh tỷ lệ với lực dọc lớn nhất trong nhánh , ta xác định sơ bộ khoảng
cách y
1
từ trọng tâm nhánh cầu trục đến trọng tâm chung của tiết diện như sau :
2/1
21
2
1
)(
~
2
~~~~
~
2
1
MMNCNCMMNC
N
y
Trong đó :
21
~
MMM
;
21
~
NNN
C : khoảng cách giữa trọng tâm các nhánh cột
Chọn sơ bộ :
myCymy 44.056.0156.0
121
Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục :
Lực nén lớn nhất trong nhánh mái :
)(68.1138
1
806
1
56.007.594
212
2
kNm
C
M
C
yN
N
nh
Giả thiết
8.0
ta xác định được diện tích sơ bộ của 2 nhánh cột như sau :
)(45.38
218.0
03.646
2
1
1
cm
R
N
F
nh
nh
)(78.67
218.0
68.1138
2
2
2
cm
R
N
F
nh
nh
Bề rộng tiết diện :
mmhb
d
500~330
30
1
~
20
1
. Chọn b=350mm
Đối với nhánh cầu trục , chọn tiết diện chữ I tổ hợp như sau :
)(03.646
1
94.465
1
44.03.809
121
1
kNm
C
M
C
yN
N
nh
