ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (293.19 KB, 25 trang )
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG
Yêu cầu: Thiết kế cửa van phẳng bằng thép theo phương pháp phân tích kết cấu thành
những hệ phẳng.
I/ Tài liệu thiết kế:
Chiều rộng lỗ cống Lo=6.5m
Chiều cao lỗ cống H=7.5m
Vật liệu dùng để chế tạo cửa van là thép CT3.
Kết cấu dùng liên kết hàn.
Hệ số điều kiện làm việc: m=0,75
Hệ số vượt tải: np=1,1
Cường độ tính toán của thép chế tạo van: R= 0,72.2100=1512(daN/cm2)
Rk=Rn=1490(daN/cm2)
Ru=1565(daN/cm2)
II/ Vị trí và bố trí chi tiết các kết cấu:
1.Dầm chính:
- Tính lực tác dụng lên dầm chính:
Lấy 10( KN / m3 )
H=7.5(m)
Lực tác dụng lên dầm chính: q
Ta có n p 1.1
W
1
1
H 2 10.7.5 2 140,625( KN / m)
2
4
4
n
Vậy q n p q TC 1,1.140.625 154,688( KN / m)
- Tính nhịp dầm:
Chọn c= 280mm= 0,28m
L=Lo+2c= 6.5+ 2.0,28= 7,06 (m)
Đây là dầm tổ hợp hàn, tiết diện chữ I có: Nhịp tính toán L=7,06(m)
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 1
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Tải trọng tác dụng q=154,688(KN/m)
Sơ đồ tính toán dầm chính:
q=154,688(KN/m2)
7060
c=280
Lo=6500
c=280
2. Xác định sơ bộ vị trí, kích thước dàn ngang:
1
1
L 7.06 1(m)
7
7
Chọn số lượng dàn ngang là 5
Nên khoảng cách giữa các dàn ngang B=1,265(m) (Thỏa mãn B<4m)
3. Xác định sơ bộ vị trí dầm phụ:
Dầm phụ được hàn chặt vào bản mặt và tựa lên các dàn ngang, nó được tính toán như
một dầm đơn, gối tựa là hai dàn ngang và đỡ tải trọng của bản mặt truyền đến, tại một
độ sâu nhất định được coi là phân bố đều.
Bố trí dầm phụ ở phía trên thưa, càng xuống sâu sẽ dầy dần vì áp lực nước tăng lên.
Dầm phụ chọn loại dầm tiết diện chữ C đặt úp tránh đọng nước.
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 2
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Chọn và bố trí vị trí dầm chính, dầm phụ và các dàn ngang như hình vẽ sau:
1250
1250
1250
1250
1000
417417 833
833
833
833
1100
1100
1100
1000
40 o 30 o
a1 3,333 0,45.H o 0,45.7,5 3,375
Vậy bố trí như trên là hợp lý.
III/ Tính toán các bộ phận kết cấu:
1.Tính toán bản mặt:
Trong một hàng ngang nằm giữa hai dầm phụ (i, i+1), chỉ cần tính cho một ô rồi lấy
tương tự cho ô khác. Trường hợp bản mặt hàn lên dầm phụ và thanh trên của dàn ngang
thì bản mặt có sơ đồ tính là bản tựa bốn cạnh. Chiều dày bản mặt xác định theo công
thức sau:
a
kP
2 R(1 n 2 )
a là cạnh ngắn của ô
k=0,75 là hệ số phụ thuộc vào liên kết
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 3
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
P là cường độ áp lực nước tĩnh tại tâm ô đang xét
R=0,72. 2100=1512(daN/cm2)
n là tỷ số giữa cạnh ngắn và cạnh dài
Kết quả tính toán lập thành bảng như sau:
Ký hiệu ô
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ai (cm)
111,1
111,1
111,1
83,35
83,35
83,35
83,35
41,65
41,65
bi(cm)
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5
n
0,878
0,878
0,878
0,659
0,659
0,659
0,659
0,329
0,329
Pi(daN/cm2)
0,056
0,167
0,278
0,375
0,458
0,542
0,625
0,688
0,729
(cm)
0,3
0,5
0,7
0,7
0,7
0,8
0,9
0,5
0,5
Dựa vào bảng trên đã tính được, chọn chiều dày bản mặt bm 0,9(cm)
2. Tính toán dầm phụ:
Dầm đơn, gối tựa là hai dàn ngang, nhịp tính toán B, tải trọng tác dụng phân bố đều trên
toàn chiều dài dầm là: qi pi bi
Trong đó: pi là áp lực nước tác dụng lên dầm phụ
bi là bề rộng của tải trọng tác dụng lên dầm phụ thứ i
bi
atr ad
atr là khoảng cách từ dầm phụ thứ i đến dầm trên nó (i-1)
2
ad là khoảng cách từ dâm phụ thứ i đến dầm dưới (i+1)
Kết quả tính toán lập thành bảng sau:
Tên
dầm
1
2
3
4
5
6
Pi
(KN/m2)
11,11
22,22
41,665
50
58,335
70,835
atr (m)
ad(m)
1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165
1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
bi
atr ad
2
1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165
qi pi bi
qtt n p qi
12,34
24,69
34,73
41,68
48,62
29,5
13,574
27,159
38,203
45,848
53,482
32,45
Mmax
(daNcm)
27151,8
54325,6
76416,7
91708,9
106979
64909,1
Page 4
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Mmax= 106979(daNcm) Suy ra Wx=114,3(cm3)
Vậy ta chọn dầm phụ là thép chữ C N0 18 với các đặc trưng hình học như sau:
h(mm) b(mm) d(mm) t(mm) R(mm) F(cm2)
180
70
5.1
8.7
9
20.7
Jx(cm4) Jy(cm4) Wx(cm3) Wy(cm3) rx(cm) ry(cm) Sx Zo(cm)
1090
86
121
17
7.24
2.04 68.8 1.94
Kiểm tra: khả năng chịu lực của dầm đã chọn kể cả bản mặt:
yc
Jx
W
x
0,9.52.9,45
6,552(cm)
0,9.52 20,7
52.0,9 3
2,898 2.0,9.52 1090 6,552 2.20,7 2375(cm 4 )
12
J
2375
x
153(cm 3 )
y max 15,552
max
M max
W
x
106979
699,21(daN / cm 2 ) mR 0,72.2100 1512(daN / cm 2 )
153
f
5 q.l 3
5 48,62.126,5 3
1
=
.
=
.
= 0,2.10-3 <
6
L
384 EJ
384 2,65.10 .2375
250
Vậy dầm phụ đảm bảo về cường độ và độ cứng.
3. Tính toán dầm chính:
a. Tính toán chọn kích thước dầm chính kể cả bản mặt tham gia chịu lực:
Tính hmin
5 RLno P TC q TC
24 E
P q
Trong đó:
2
R=1512(daN/cm )
no=600
L=7,06m
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
E=2,65.106 daN/cm2
qTC=140,625 KN/m
q=154,688 KN/m
nP=1,1
Ptc=0
P=0
Thế số liệu vào ta được: hmin
hkt 3 1,5bW
Tính
yc
5 1512.706.600 140,625
45,77(cm)
24 2,65.10 6 154,688
Trong đó:
b 100
2
M max
qL2 154,688.7,06
963,77585( KNm ) 9637758,5(daNcm)
8
8
W yc
M max 9637758,5
6374,1789(cm3 )
R
1512
Thế số vào ta được hkt 3 1,5.100.6374,1789 98,516(cm)
hkt hmin h 98,516(cm)
hb 0,95h 0,95.98,516 93,5902(cm)
Chọn chiều cao bản bụng hb=100(cm)
Tính b
b 1,5
hb
b
100
1(cm)
100
Q
hb Rc
Ta có biểu đồ momen M và lực cắt Q sau:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 6
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
546,049
Q (KN)
546,049
M (KNm)
963,776
Ta được Q=39136,16(daN)
Rc=0,72.1300=936(daN/cm2)
b 1,5
39136,16
0,63(cm)
100.936
Vậy chọn chiều dày bản bụng δb=1cm
Chọn δc =20mm=2cm
Chiều cao chính xác của dầm là h=hb+2 δc =100+2.2=104(cm)
hc=hb+ δc=100+2=102(cm)
3
Jc W
yc
h b hb
104 1.100 3
6374,1789
248124(cm 4 )
2
12
2
12
Vậy chiều rộng cánh là:
bc
2J c
c hc
2
2.248124
23,9(cm) 24(cm)
2.102 2
b. Kiểm tra lại tiết diện dầm chính đã chọn:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 7
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
690
20
X
126
1000
Xo
10
20
240
- Kiểm tra cường độ:
Ứng suất pháp lớn nhất xác định được:
M max
y max R
Jx
max
Trong đó:
2
M max
qL2 154,688.7,06
963,77585( KNm ) 9637758,5(daNcm)
8
8
F=0,9.69+2.24+1.100+2.24=258,1(cm2)
yc
Jx
y max
69.0,9.52,45
12,6(cm)
258,1
69.0,9 3
24.2 3
1.100 3
24.2 3
39,85 2.69.0,9
38,4 2 .2.24
12,6 2.1.100
63,6 2.2.24 462799(cm 4 )
12
12
12
12
64,6( cm)
Thế số vào ta được:
max
9637758,5
64,6 1345,3(daN / cm 2 ) R 1512( daN / cm 2 )
462799
Ứng suất tiếp lớn nhất xác định theo:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 8
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
max
Qmax S omax
Rc
J o b
Trong đó:
qL 154,688.7,06
546,049( KN )
2
2
F ' 0,9.69 2.24 1.60 2.24 218,1(cm 2 )
Qmax
y c'
69.0,9.32,45
7, 2(cm)
218,1
69.0,9 3
24.2 3
1.60 3
24.2 3
25,25 2.69.0,9
23,8 2 .24.2
7,2 2.1.60
38,2 2.24.2 157972(cm 4 )
12
12
12
12
3
S 0 1.37, 2.18,6 2.24.38, 2 2525,52(cm )
Jo
Thế số vào ta được:
max
54604,9.2525,52
873( daN / cm 2 ) Rc 936( daN / cm 2 )
157972.1
Kết luận: Dầm ổn định về cường độ.
- Kiểm tra về độ cứng (độ võng):
f
5 q TC L3
l 384 E.J x
Trong đó:
qTC=140,625(daN/cm2)
L=706(cm)
E=2,65.106(daN/cm2)
Jx=462799(cm4)
α =0,8
Thế số vào ta được:
f
5
140,625.706 3
6,6.10 4 16,7.10 4
6
l 384 2,65.10 462799.0,8
Kết luận: Dầm ổn định về độ cứng
- Tính liên kết hàn góc giữa bản cánh và bản bụng:
hh
Qmax S oc
J o 2 R gh
Trong đó:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 9
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
qL 154,688.7,06
546,049( KN )
2
2
69.0,9 3
24.2 3
1.60 3
24.2 3
Jo
25,25 2.69.0,9
23,8 2 .24.2
7,2 2.1.60
38,2 2.24.2 157972(cm 4 )
12
12
12
12
Qmax
S oc 2.24.23,8 2.24.38,2 2976(cm 3 )
0,7
R gh 1500(daN / cm 2 )
Thế số vào ta được:
hh
54604,9.2976
0,5(cm)
157972.2.0,7.1500
Vậy lấy hh=0,6(cm)
- Kiểm tra ổn định:
Không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm.
Kiểm tra ổn định cục bộ của các ô dầm:
b
th
2
2
b
m
th
Trong đó:
126,5
1,7
74,8
d hb 2 y b 74,8(cm)
2
2
2
100 b
100 b
100.1
746
K o
th K o
1333,3( MN / m 2 ) 13333( daN / cm 2 )
2.37,4
hb
2 yb
95 100 b
95 100.1
th (125 2 )(
) (125 2 )(
) 211( MN / m 2 ) 2110( daN / cm 2 )
d
74,8
1,7
M M .37,4
b
yb
8,08.10 5 M ( daN / cm 2 )
Jx
462799
b
Q
hb b
Q
Q
( daN / cm 2 )
74,8.1 74,8
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 10
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
I
II
III
IV
Lo=6500
c=280
V
VI
c=280
Kiểm tra ô thứ nhất:
Q=39136(daN)
M=3110700(daNcm)
Thế số vào ta tính ra được
b
th
2
2
b
0, 25 0,72
th
Kiểm tra ô thứ 2:
Q=29350(daN)
M=7228000(daNcm)
Thế số vào ta được:
b
th
2
2
b
0,19 0,72
th
Kiểm tra ô thứ 3:
Q=9784(daN)
M=9444400(daNcm)
Thế số vào ta được:
b
th
2
2
b
0,08 0,72
th
Kết luận: các ô dầm ổn định.
Kết luận chung: dầm ổn định.
4. Tính toán dàn ngang:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 11
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
a. Xác định kích thước hình học của dàn ngang:
Kí
01
08
12
18
82
87
72
73
32
34
36
67
64
65
45
166,65
180,75
166,65
50
180,75
180,
100
194,
166,
166,7
194,
333,4
100
130,
83,3
39
7
hiệu
thanh
dàn
Chiều
dài
75
39
15
(cm)
b. Đưa tải trọng phân bố về mắt dàn:
Đây là dàn hình thang chịu lực tác dụng của tải trọng phân bố theo quy luật tam giác
của áp lực nước, bề rộng tác dụng của tải trọng là B.
Gọi các điểm nút là 0,1,2,3,4,5 ứng với các tải trọng tập trung tại các mắt dàn Pi
(i=0,1,2,3,4,5) và cường độ áp lực thủy tĩnh tại các mắt dàn qi (i=0,1,2,3,4,5).
qo
q1
0
0
1
W1
1
8
8
W2
7
7
q2
2
2
W3
q3
3
3
W4
4
4
q4
6
q5
W5
5
6
5
Tính áp lực thủy tĩnh tại mắt dàn theo công thức:
qi
TC
hi B
qi n p qiTC
Tính hợp lực của các lực phân bố tác dụng lên các thanh: Wi= diện tích của lực phân bố.
Tọa độ trọng tâm của hình thang Zi tra theo bảng 7.4 trang 198 giáo trình kết cấu thép.
Tải trọng phân bố tác dụng lên mỗi thanh giàn được đưa về các mắt dàn theo quy tắc
phân lực song song. Chẳng hạn như:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 12
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Po W
1
Z1
l01
P1 W
1
(l01 Z 1 )
W
l01
2
Z2
l12
P2 W
2
l12 Z 2
W
l12
3
Z3
l 23
P3 W
3
l 23 Z 3
W
l 23
4
Z4
l34
P4 W
4
l 34 Z 4
W
l 34
5
Z5
l 45
P5 W
5
l 45 Z 5
l 45
Áp dụng các công thức trên ta lập được bảng sau:
Mắt dàn
hi(m)
B (m)
qi
TC
( KN / m )
TC
W
i
0
0
1,265
0
(KN )
Zi(m)
P
TC
i
5,85
6,435
(KN )
Pi (KN )
1
1,6665
1,265
21,08
17,56
0,5555
35,103
38,61
2
3,333
1,265
42,16
52,69
0,74
70,298
77,33
3
5
1,265
63,25
87,86
0,778
105,45
116
4
6,667
1,265
84,34
123,02
0,794
101,16
111,276
5
7,5
1,265
94,875
74,64
0,41
37,9
41,69
Tổng
391,341
Tổng áp lực tác dụng:
1
P 2 H
i
2
B.1,1
1
.10.7,5 2 .1, 265.1,1 355,78.1,1 391,358( KN )
2
Xác định sai số:
391,358 391,341
.100 0% 5%
391,358
c. Xác định nội lực các thanh dàn:
Sử dụng phương pháp tách nút để tính toán nội lực trong thanh.
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 13
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Po
P1
P2
RA
P3
P4
RB
P5
RA=RB=195,67(KN)
Tên thanh
01
12
23
34
45
08
87
76
65
18
28
27
37
36
46
Nội lực (KN)
21,04
21,04
84,18
33,22
33,22
22,01
88,04
37,8
53,92
38,61
66,03
96,63
142,32
82,91
111,276
Trạng thái nội lực
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chiều dài thanh (cm)
166,65
166,65
166,7
166,7
83,3
173,99
173,99
333,4
130,15
50
173,8
104
194,39
194,39
104
d. Chọn tiết diện thanh dàn:
- Chọn tiết diện cho thanh cánh thượng:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 14
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Thanh cánh trên thường dùng thép chữ I. Thanh cánh thượng của dàn ngang ngoài chịu
lực dọc còn chịu uốn do tải trọng ngang trực tiếp của áp lực nước cho nên ta tính thanh
cánh thượng như thanh chịu lực lệch tâm có kể cả phần bản mặt cùng tham gia chịu lực.
Chọn thanh 23 để tính toán vì thanh có lực dọc N=84,18(KN) lớn nhất thanh cánh
thượng và chiều dài l23= 166,7(cm)
Momen uốn là
2
q l
M max TB 23
8
TC
q 3 63,25( KN / m)
q 2TC 42,16( KN / m)
q 2TC q 3TC 42,16 63,25
q
52,705( KN / m)
2
2
TC
qTB n p qTB
1,1.52,705 57,98( KN / m)
TC
TB
57,98.1,667 2
20,14( KNm )
8
M
201400
max
128,7(cm 3 )
Ru
1565
M max
W
yc
Chọn tiết diện thanh cánh thượng là INo18
Kiểm tra tiết diện đã chọn khi có sự tham gia chịu lực của bản mặt:
540
X
1800
53,8
Xo
90
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 15
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
b bc 50 bm 9 50.0,9 54(cm)
F 23,4 54.0,9 72(cm 2 )
54.0,9.(0,45 9)
yc
6,38(cm)
72
J x 1290 6,38 2.23,4 3,07 2.54.0,9
W
max
54.0,9 3
2703,8(cm 4 )
12
Jx
2703,8
175,8(cm3 )
y max 15,38
N
M
8418 201400
1263(daN / cm 2 ) Ru 1565(daN / cm 2 )
F W x
72
175,8
Thõa mãn điều kiện về cường độ.
Vậy ta chọn thép là INo18 cho tất cả các thanh cánh thượng.
- Chọn tiết diện cho thanh cánh hạ:
Thanh 78 là thanh bất lợi nhất vì thanh này có nội lực lớn nhất trong các thanh cánh hạ
N=88,04(KN) và chiều dài l78= 173,99(cm)
Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có:
N
N
mR F yc
.F
.m.R
Đối với thanh cánh ta giả thiết:
1
80 5
0,75
8804
7,88(cm 2 )
0,75.1490
l
173,99
ryyc x
2,17 (cm)
gt
80
F yc
rxyc
Chọn tiết diện thanh cánh hạ tiết diện chữ T được ghép bởi hai thép góc không đều cạnh
nối với nhau ở cạnh dài (vì rx=ry) là 2L80x50x6 có F1=7,55(cm2), rx1=2,55(cm),
ry1=1,4(cm) với δ=6mm
Kiểm tra cho tiết diện vừa chọn:
Độ mảnh thực của thép:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 16
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
x
l x 173,99
68,23
rx
2,55
ly
y
ry
173,99
124,28
1, 4
5 1
max y 124,28
min 0, 4286
N
min .F
8804
1360( daN / cm 2 ) R n 1490(daN / cm 2 )
0,4286.7,55.2
Vậy ta chọn thép góc 2L80x50x6 cho tất cả các thanh cánh hạ.
- Chọn tiết diện cho thanh bụng:
Tính cho thanh bụng 73 là thanh có lực nén lớn nhất N73=142,32(KN), l73=194,39(cm)
Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có:
N
N
R n F yc
F
Rn
Giả thiết đối với thanh bụng
gt 100 0,6
F yc
rxyc
ryyc
N
14232
15,92(cm 2 )
.Rn 0,6.1490
l0 x
gt
l0 y
gt
0,8.194,39
1,56(cm)
100
194,39
1,94(cm)
100
Chọn tiết diện thanh bụng tiết diện chữ T được ghép bởi hai thép góc đều cạnh nối với
nhau là 2L70x6 có F1=8,15(cm2), rx=2,71(cm), ry=3,18(cm) với δ=8mm
Kiểm tra cho tiết diện vừa chọn:
Độ mảnh thực của thép:
x
y
l 0 x 0,8.194,39
57,39
rx
2,71
ly
ry
194,39
61,13
3,18
1
max y 61,13 5
min 0,85435
N
min .F
14232
1022(daN / cm 2 ) R n 1490(daN / cm 2 )
0,85435.8,15.2
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 17
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Vậy ta chọn thép góc đều cạnh 2L70x6 cho tất cả các thanh bụng.
Tổng hợp các thép được dùng trong dàn như trong bảng sau:
BẢNG TỔNG HỢP THÉP:
Tên thanh
01
Trạng thái nội lực
Chịu kéo
Loại thép
INo18
12
Chịu kéo
INo18
23
Chịu kéo
INo18
34
Chịu kéo
INo18
45
Chịu kéo
INo18
08
87
76
65
18
28
27
37
36
46
Chịu nén
Chịu nén
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
2L80x50x6
2L80x50x6
2L80x50x6
2L80x50x6
2L70x6
2L70x6
Dầm chính
2L70x6
2L70x6
Dầm chính
5. Tính toán dàn chịu trọng lượng:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 18
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
0,5Pm Pm
Pm
Pm
Pm
R=3Pm
Pm
0,5Pm
R=3Pm
G
Vì dầm chính có chiều cao thay đổi nên dàn chịu trọng lượng là một dàn gãy khúc,
nhưng để đơn giản cho việc tính toán ta coi là dàn phẳng có nhịp tính toán = nhịp tính
toán của dầm chính.
a.Xác định trọng lượng cửa van:
Xác định trọng lượng cửa van theo công thức gần đúng sau:
G 0,55.F . F ( KN )
Trong đó: F là diện tích chịu áp lực nước của cửa van tính bằng m2
F=L.H=7,06.7,5=52,95(m2)
G 0,55.52,95. 52,95 219,91( KN )
G là trọng lượng cửa van được phân bố lên bản mặt và dàn chịu trọng lượng (KN)
Gọi G1 là trọng lượng bản thân cửa van phân cho phần dàn chịu trọng lượng.
G1 G
a trái
a
a ph
Để an toàn coi atr=aph nên G1=0,5G
Trong đó: atr, aph là chiều dài khoảng mắt dàn ở phía trái và phía phải mắt đang xét
G1= 0,5.219,91=109,955(KN)
b. Sơ đồ tính toán:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 19
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Dàn chịu trọng lượng thực tế không phải là dàn phẳng vì tiết diện dầm chính có thay đổi
từ đầu dầm ra giữa dầm, để đơn giản ta có thể coi là dàn phẳng, gối tựa của dàn tại vị trí
cột biên, nhịp dàn là L=7,06(m)
Tải trọng tính toán: trọng lượng G1 được đưa về các mắt dàn, trong đó:
0,5G
0,5.219,91
B
1, 265 19,7( KN )
L
7,06
1
19,7
P1m Pm
9,85( KN )
2
2
R 3Pm 3.19,7 59,1( KN )
Pm
9,85
19,7
19,7
59,1
19,7
19,7
19,7
9,85
59,1
c. Xác định nội lực trong dàn:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 20
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Dùng phương pháp tách nút để tìm nội lực trong thanh.
9,85
19,7
1
19,7
19,7
19,7
3
2
19,7
5
4
0
9,85
6
7
13
12
11
10
9
59,1
8
59,1
Ta tính được bảng sau:
Ký hiệu thanh dàn
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
0-13
1-12
2-11
3-10
4-9
5-8
Chiều dài thanh
(m)
1
1,265
1,265
1,265
1,265
1
1
1,265
1,265
1,265
1,265
1
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Nội lực (KN)
Trạng thái nối lực
6,92
12,13
13,87
13,87
12,13
6,92
0
6,92
12,13
12,13
6,92
0
59,1
49,25
29,55
19,7
29,55
49,25
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
0
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
0
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Page 21
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
6-7
0-12
1-11
2-10
4-10
5-9
6-8
7,5
7,57
7,61
7,61
7,61
7,61
7,57
59,1
49,73
30,01
10
10
30,01
49,73
Chịu nén
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
d. Chọn tiết diện và kiểm tra lại tiết diện đã chọn:
Thực tế chỉ cần tính thanh bụng đứng và xiên vì hệ thanh cánh trên và dưới là bản cánh
của dầm chính.
Chọn tiết diện thanh bụng xiên của dàn chịu trọng lượng:
Thanh xiên có nội lực lớn nhất là thanh 0-12 có N=49,73 (KN) và l0-12=7,57(m)
Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có:
N
N
R n F yc
F
Rn
Giả thiết đối với thanh bụng
gt 100 0,6
Fyc
rxyc
ryyc
N
4973
5,56(cm 2 )
.Rk 0,6.1490
l0x
gt
l0 y
gt
0,8.757
6,056(cm)
100
757
7,57(cm)
100
Chọn tiết diện thanh bụng tiết diện chữ T được ghép bởi hai thép góc L đều cạnh nối với
nhau là 2L80x6 có F1=10,6(cm2), rx=3,5(cm), ry=3,96(cm) với δ=8mm
Kiểm tra cho tiết diện vừa chọn:
Độ mảnh thực của thép:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 22
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
x
y
l 0 x 0,8.757
173,03
rx
3,5
ly
ry
757
191,16
3,96
1
max y 191,16 5
min 0,20768
N
min .F
4973
1129,5(daN / cm 2 ) R n 1490(daN / cm 2 )
0,20768.10,6.2
max 191,16 gh 150
Vậy ta chọn thép góc đều cạnh 2L80x6 cho tất cả các thanh bụng.
Chọn tiết diện cho thanh bụng đứng cho dàn chịu trọng lượng:
Thanh đứng của dàn chịu trọng lượng bản thân cũng là thanh cánh hạ của dàn ngang
nên ứng suất trong thanh bằng tổng ứng suất do áp lực thủy tĩnh và do trọng lượng bản
thân sinh ra.
n bt R
2
Trong phần tính dàn ngang ta chọn thanh cánh hạ là 2L80x50x6 với F=15,1(cm )
bt
N btmax 5910
391,39 ( daN / cm 2 )
Fth
15,1
n
N
Fth
( daN / cm 2 )
4. Tính trụ biên:
Trụ biên chịu kéo đồng thời chịu uốn nên được tính như thanh kéo lệch tâm. Chọn tiết
diện chữ I, chiều cao bản bụng trụ biên lấy bằng chiều cao bản bụng dầm chính tại đầu
dầm, lấy chiều dày bản bụng bằng chiều dày bản bụng dầm chính. Bề rộng bản cánh
chọn đủ để bố trí bánh xe chịu lực, thường chọn bc=400mm. Chiều dày bản cánh bằng
chiều dày bản cánh dầm chính. Đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng lấy bằng
6mm.
Kích thước tiết diện đã chọn:
hb 60( cm)
b 1(cm)
bc 40(cm)
c 2(cm )
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 23
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
20
1000
Xo
10
400
20
Các đặc trưng hình học của tiết diện:
F 2.2.40 1.60 220(cm 2 )
40.2 3
1.60 3
31 2 .40.2) 2
171813(cm 4 )
12
12
Jx
171813
5369(cm 3 )
y max
32
Jx (
W
x
Xác định tải trọng tác dụng lên trụ biên:
Pi là áp lực do dầm phụ truyền tới
Pi q i
B a tr a d
B
h i
2
2
2
B=1,265(m)
i
0
1
2
3
4
5
6
7
at (m)
0
1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165
0,4165
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
ad (m)
1,111
1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165
0
hi (m)
0
1,111
2,222
4,1665
5
5,8335
7,0835
7,5
Pi (KN)
0
7,81
15,61
21,97
26,36
30,75
18,66
9,88
Page 24
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Xác định trọng lượng cửa van theo công thức gần đúng sau:
G 0,55.F . F ( KN )
Trong đó: F là diện tích chịu áp lực nước của cửa van tính bằng m2
F=L.H=7,06.7,5=52,95(m2)
G 0,55.52,95. 52,95 219,91( KN )
Ta có lực dọc trong mỗi trụ biên là N=0,5G=0,5.219,91=109,955(KN)
Momen lớn nhất tại gối 0:
M max P1 .1,111 P2 .2,222 7,81.1,111 15,61.2,222 43,36( KNm)
Kiểm tra điều kiện cường độ:
Thay vào điều kiện cường độ ta có:
N M max 109,955.10 2 43,36.10 4
130,74(daN / cm 2 ) m.R 0,72.2100 1512(daN / cm 2 )
F W x
220
5369
Vậy tiết diện đã chọn thõa mãn điều kiện.
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1
Page 25
