Thiết kế dàn thép nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (328.09 KB, 32 trang )
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
V. Thiết kế dàn.
1.Sơ đồ và kích thớc của dàn.
Dàn có sơ đồ hình thang, độ dốc cánh trên đã chọn là i = 1/10, chiều cao đầu dàn tính
từ hai trục thanh cánh là 2,2 m. Vì tim mắt tựa của dàn ở mép trong của cột trên nên chiều
dài tính thực tế của dàn còn lại là:
L0 = L btr = 27 0,5 = 26,5 m.
Kết cấu của trời đã chọn là 12 m cao 2,5m. Kết cấu cửa trời tính riêng và truyền tải
trọng xuống dàn. ở đây không tính cửa trời.
Hình 31. Sơ đồ tình toán dàn mái
2. Tải trọng và nội lực tính toán:
Tải trọng tác dụng lên dàn bao gồm.
2.1. Tĩnh tải:
Tải trọng mái, trọng lợng cửa trời, trọng lợng bản thân dàn và hệ giằng (toàn bộ số
liệu đã đợc tính ở phần đầu để tính tải trọng tác dụng vào cột, kể cả hoạt tải mái).
Để tính dàn cần đa các tải trọng về thành tải trọng tập trung ở mái dàn thuộc thanh
cánh trên. Tại chân cửa trời, có thêm trọng lợng kết cấu cửa trời, riêng cột biên cửa trời
có cả trọng lợng cánh cửa trời và bậu cửa.
- Xác định tải trọng thờng xuyên tại mắt dàn:
Nút đầu dàn:
P1 =
d .B
3.6
.( g m + g d ) =
.(383 + 25) = 3672 KG
2
2
- 57 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Nút trung gian:
P2 = d .B.( g m + g d ) = 6.
7,5
.(383 + 25) = 9180 KG
2
Nút ở chân cửa trời:
P3 = P2 +
d .B
7,5.6
.g ct + g kb = 9180 +
.13,2 + 1006 = 10335 KG
2
2.2
P4 = P5 = d .B.( g m + g d + g ct ) = 3.6.(383 + 25 + 13,2) = 7581,6 KG
Trong đó:
B là bớc vì kèo.
d là khoảng cách theo phơng nằm ngang giữa các nút giàn.
2.2. Hoạt tải sửa chữa mái.
- Hoạt tải sửa chữa mái tập trung quy về mắt dàn:
Nút đầu giàn: P1' =
P.d 590.3
=
= 885 KG
2
2
Các nút khác: P2' = P3' = P.d = 590.
(3 + 4,5)
= 2212,5 KG
2
P4' = P5' = P.d = 590.3 = 1770 KG
2.3. Mômen đầu dàn.
Do dàn liên kết cứng với cột nên có mômen đầu dàn. Mômen này chính là mômen tiết
diện B-B của cột (tiết diện đầu cột).
Chọn các cặp mômen đầu dàn nh sau:
- Mtrmax và Mpht : Mômen đầu trái là mômen dơng lớn nhất và mômen đầu phải
tơng ứng.
- Mtrmin và Mpht : Mômen đầu trái là mômen âm lớn nhất và mômen đầu phải tơng
ứng.
Trong khung đang xét dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta có cặp mômen đầu dàn sau:
Mtrmin = - 54,30 Tm (do tải trọng 1,2,4,6,8).
Tơng ứng với nó là tổ hợp (1,2,3,5,7):
Mpht = - 26,466 - 4,98 - 5,69 - 0,99 + 9,72 = - 28,41 Tm.
Cặp nội lực Mtrmax không xuất hiện do đó chỉ cần tính với cặp Mtrmin và Mpht.
2.4. Xác định nội lực tính toán cho các thanh dàn.
- 58 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Dùng phơng pháp vẽ biểu đồ Crêmôna để xác định nội lực trong các thanh dàn cho
tong loại tải trọng riêng rẽ. Sau đó tiến hành tổ hợp nội lực để chọn nội lực tính toán là bất
lợi nhất.
- Tính với tải trọng thờng xuyên:
Do tác dụng của tải trọng thờng xuyên có tính chất đối xứng nên chỉ cần vẽ cho nửa
dàn vì dàn cũng là đối xứng.
- Tính với hoạt tải sửa chữa:
Vì hoạt tải sửa chữa có thể chỉ trên nửa dàn trái hoặc trên nửa dàn phải hoặc trên cả
dàn nên phải vẽ biểu đồ cho cả ba trờng hợp đặt tải đó.
Thực tế chỉ cần vẽ cho trờng hợp đặt tải trên nửa dàn trái, từ đó suy ra trờng hợp đặt
tải trên nửa dàn phải và trờng hợp đặt tải trên cả dàn.
- Tính với mômen đầu dàn
Để tiện tính toán, ta chỉ vẽ giản đồ cho trờng hợp M=-1Tm đặt ở đầu trái của dàn. Từ
đó suy ra trờng hợp M=-1Tm đặt ở đầu phải và tính đợc nội lực cho cặp mômen:
M tr = 54,30Tm
M ph = 28,41Tm
và ngợc lại với cặp:
M tr = 28,41Tm
M ph = 54,30Tm
- Tính với dàn phân nhỏ:
Khi tính đối với dàn phân nhỏ ta tách ô dàn có dàn phân nhỏ, xác định tải trọng đặt ở
mắt các ô và vẽ bình thờng nh các trờng hợp trên.
Nội lực của thanh dàn phân nhỏ đợc cộng vào nội lực của thanh dàn chính khi nội lực
của thanh dàn phân nhỏ làm tăng nội lực cần xác định để tính toán cho thanh dàn chính
đó.
Kết quả tính đợc ghi trong bảng tổ hợp nội lực các thanh dàn:
- 59 -
§å ¸n kÕt cÊu thÐp sè 2
ThiÕt kÕ khung ngang nhµ c«ng nghiÖp
- 60 -
§å ¸n kÕt cÊu thÐp sè 2
ThiÕt kÕ khung ngang nhµ c«ng nghiÖp
- 61 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
3. Chọn tiết diện các thanh dàn.
Chọn tiết diện thanh dàn cần tuân theo nguyên tắc:
Tiết diện thanh nhỏ nhất là L50ì5.
Trong một dàn L = 27 36 m nên chọn không quá 6ữ8 loại thép.
Với dàn L = 27m > 24m thì thay đổi tiết diện một lần sao cho phù hợp với nội lực
trong các thanh để tiết kiệm vật liệu và dùng không quá hai loại tiết diện thanh cánh với L
36m.
Bề dày của bản mã đợc chọn dựa vào lực lớn nhất của thanh xiên đầu dàn. Trong một
dàn chỉ nên chọn một loại bề dày bản mã.
Dựa vào bảng tổ hợp nội lực chọn chiều dày bản mã bm = 14 mm.
Chọn và kiểm tra tiết diện.
3.1. Chọn tiết diện thanh cánh trên.
Vì dàn có L = 27 m > 24 m nên để tiết kiệm thép ta phải thay đổi tiết diện thanh cánh.
Chọn tiết diện cho thanh T1 và T2:
Nội lực để tính toán thanh là: N = NT2 = - 84,14 T (lực nén).
Chiều dài tính toán của thanh trong mặt phẳng dàn:
Độ dốc của mái: i = 1/10 lx = 4,52 + 0,452 = 4,523m
Chiều dài tính toán của thanh ngoài mặt phẳng dàn đợc tính:
ly = 4,523 / 3 = 1,508 m.
Giả thiết: = 90. Tra bảng II.1 sử dụng nội suy ta đợc = 0,645.
Diện tích cần thiết của thanh tính theo công thức:
N
84140
Fct =
=
= 60,67 cm2
.R 0,645.2150
452,3
= 5,03cm
rxct =
90
150,8
ryct =
= 1,68cm
90
Chọn 2 thanh L 160ì10 mm.
Fth = 2.31,4 = 62,8 cm2
rx = 4,96 cm.
ry = 7,05 cm
(lấy tơng ứng với giá trị = 14 mm)
- 62 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Kiểm tra tiết diện:
- Tính độ mảnh thực tế:
x =
l x 452,3
=
= 91,2
rx
4,96
y =
ly
ry
=
150,8
= 21,4
7,05
max = max[x,y] = x = 91,2
< [] = 120 (bảng phụ lục I.5)
Tra bảng II.1 sách TK KCT đợc min = 0,636
max =
N
84140
=
= 2106,6 Kg/cm2 < R = 2150 Kg/cm2
.F 0,636.62,8
Vậy chọn tiết diện cho T1 và T2 là 2ìL160ì10
Chọn tiết diện cho thanh T3 và T4:
Nội lực để tính toán thanh cánh trên là: N = NT4 = - 79,61 T (lực nén). Đây cũng là
thanh có chiều dài tính toán lớn nhất vì trong phạm vi cửa trời không có thanh bụng chia
nhỏ và không có tấm mái.
Chiều dài tính toán của thanh trong mặt phẳng dàn:
Độ dốc của mái: i = 1/10 lx = 32 + 0,32 = 3,015m
Chiều dài tính toán của thanh ngoài mặt phẳng dàn đợc tính:
T
76,91
l y = 0,75 + 0,25. 3 .l = 0,75 + 0,25.
.603 = 597,89cm
T
79
,
61
4
Trong đó l=6,03(m) là khoảng cách giữa 2 điểm cố kết không cho cánh dàn dịch
chuyển ra ngoài mặt phẳng dàn (khoảng cách từ chân cửa trời đến thanh chống dọc ở đỉnh
dàn).
Giả thiết: = 100. Tra bảng II.1 sử dụng nội suy ta đợc = 0,588.
Diện tích cần thiết của thanh tính theo công thức:
Fct =
N
79610
=
= 63 cm2
.R 0,588.2150
301,5
= 3,02cm
100
597,89
ryct =
= 5,98cm
100
rxct =
- 63 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Chọn 2 thanh L 140 ì 12 mm.
Fth = 2.32,5 = 65 cm2
rx = 4,31 cm.
ry = 6,3 cm
(lấy tơng ứng với giá trị = 14 mm)
Kiểm tra tiết diện:
-
Tính độ mảnh thực tế:
x =
l x 301,5
=
= 69,95
rx
4,31
y =
ly
ry
=
597,89
= 94,9
6,3
max = max [x,y] = y = 94,9
< [] = 120 (bảng phụ lục I.5)
Tra bảng II.1 sách TK KCT đợc min = 0,62
max =
N
79610
=
= 1975,5 Kg/cm2 < R = 2150 Kg/cm2
.F 0,62.65
Vậy chọn tiết diện cho thanh T3 và T4 là: 2ìL140ì12
3.2. Chọn tiết diện thanh cánh dới.
Thanh cánh dới chọn một tiết diện vì với dàn 27m, thay đổi tiết diện cánh dới sẽ
khiến dàn không khoẻ. Vì vậy ta chỉ chọn tiết diện một loại tiết diện.
Nội lực dùng để tính toán là N = N2 = 82,31(T) > N1 = 42,3(T)
Thanh D2 là thanh chịu lực kéo.
lx = ly = 600 cm.
Diện tích cần thiết của tiết diện xác định theo công thức:
Fct =
N 82310
=
= 38,28 cm2
R 2150
rxct = ryct = lx/[] = 600/400 = 1,5
[] = 400 (tra bảng I.5 đối với thanh bụng chịu tải trọng tĩnh)
Chọn 2 thanh L 100ì10 mm
Fth = 2.19,2 = 38,4 cm2
rx = 3,05 cm.
ry = 4,67 cm
( ứng với = 14 mm).
- 64 -
§å ¸n kÕt cÊu thÐp sè 2
ThiÕt kÕ khung ngang nhµ c«ng nghiÖp
- 65 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Tiết diện đã chọn thoả mãn điều kiện :
rxth > rxyc
Fth > Fct
ryth > ryyc
Kiểm tra ứng suất:
KG/cm2 < R = 2150 KG/cm2
max = x = 600/3,05 = 196,72< [] = 400.
ặ thoả mãn.
3.3. Thanh xiên và thanh đứng:
Thanh X1:
Nội lực tính toán trong thanh là X1 = - 61,324 T.
Do có dàn chia nhỏ, chiều dài tính toán của thanh trong mặt phẳng dàn:
l=
2752 + 2502 = 371,65cm
lx = 0,5.l = 0,5.371,65 = 185,8 cm.
Ly = l = 371,65 cm
Giả thiết: = 70. Tra bảng đợc = 0,772.
Diện tích cần thiết của thanh tính theo công thức:
Fct =
61324
= 46,18 cm2
0,772.2150.0,8
Chọn 2 thanh L 160ì90ì9 mm ghép hai cạnh nhỏ.
Ath = 2.22,9 = 45,8 cm2
rx = 2,85 cm.
ry = 7,82 cm
Bán kính quán tính thực lớn hơn bán kính quán tính giả thiết nên không cần kiểm tra
độ mảnh.
Kiểm tra tiết diện:
-
Tính độ mảnh thực tế:
x = lx
y =
ly
ry
rx
=
=
185,8
= 65,20 = max
2,85
371,65
= 47,53
7,82
- 66 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Từ giá trị max = 65,20 tra bảng và nội suy ta đợc min = 0,796
Kiểm tra :
max =
N
61324
=
= 1682,1 Kg/cm2 < R = 2150 Kg/cm2
.F 0,796.45,8
Thanh xiên X2.
Nội lực dùng để tính toán là X2 = 52,10 T.
L = 515 cm
lx = l/3 = 515/3 = 172 cm
ly = l = 515 cm.
Diện tích cần thiết của tiết diện xác định theo công thức:
Fct =
N 52100
=
= 24,23 cm2
R 2150
Chọn 2 thanh L 90ì7 mm
Fth = 2.12,3 = 24,6 cm2
rx = 2,77 cm.
ry = 4,21 cm
[] = 400 (tra bảng I.5 đối với thanh bụng chịu tải trọng tĩnh.)
Kiểm tra ứng suất:
=
N 52100
=
= 2117,9 Kg/cm2 < R = 2150 Kg/cm2
F
24,6
Chiều dài tính toán:
172
= 62,1
2,77
515
y =
= 122,33 = max < [ ] = 400
4,21
x =
Thanh xiên X3.
Nội lực dùng để tính toán là X3 = -12,684 T.
Chiều dài thanh là l = 3,252 + 32 = 4,423m
Vì thanh này có nội lực nhỏ nên ta tính theo độ mảnh giới hạn: [] = 150.
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn là:
- 67 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
lx = 0,8.l = 0,8.4,423 = 3,5384 m
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn là:
ly = l = 4,423 m
Giả thiết trớc độ mảnh =120 ặ = 0,457
Fct =
N
12684
=
= 16,14 cm2
R 0,457.2150.0,8
( = 0,8 khi độ mảnh của thanh lớn hơn 60)
Chọn 2 thanh thép hình L 80 ì 7 mm
Fth = 2.10,8 = 21,6 cm2
rx = 2,45 cm.
ry = 3,8 cm
353,84
= 144,42 = max < [ ] = 150
2,45
442,3
y =
= 116,9
3,8
x =
Từ giá trị max = 144,42 Tra bảng ta đợc min = 0,33
Kiểm tra ứng suất :
max =
N
12684
=
= 2224,3 Kg/cm2 > R = 2150 Kg/cm2
.F 0,33.0,8.21,6
Độ sai khác: =
2224,3 2150
ì 100% = 3,5% < 5%
2150
ặ dùng đợc tiết diện này
Thanh xiên X4.
Nội lực dùng để tính toán là X4 = -5,883 T.
Chiều dài thanh là l = 3,252 + 32 = 4,423m
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn là:
lx = 0,8.l = 0,8.4,423 = 3,5384 m
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn là:
ly = l = 4,423 m
Giả thiết trớc độ mảnh =120 ặ = 0,457
- 68 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Fct =
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
N
5883
=
= 7,48 cm2
R 0,457.2150.0,8
( = 0,8 khi độ mảnh của thanh lớn hơn 60)
Chọn 2 thanh thép hình L 80 ì 7 mm (chọn thừa diện tích tiết diện để đảm bảo điều
kiện độ mảnh)
Fth = 2.10,8 = 21,6 cm2
rx = 2,45 cm.
ry = 3,8 cm
353,84
= 144,42 = max < [ ] = 150
2,45
442,3
y =
= 116,9
3,8
x =
Không cần kiểm tra ứng suất vì Thanh X3 đã thoả mãn thì X4 cũng thoả mãn.
Thanh đứng Đ1:
Nội lực trong thanh Đ1 = -12,59 T.
Thanh đứng chịu lực nén nên tra bảng ta đợc [] = 150
Chiều dài thanh: l = 2,95 m.
Chiều dài tính toán: lx = 0,8.l = 0,8ì2,95 = 2,36 m.
ly = l = 2,95 m.
Nội lực trong thanh là nhỏ nên ta tính theo độ mảnh giới hạn: [] = 150.
236
= 1,57
150
295
= 1,97
ryct =
150
rxct =
Chọn 2 thanh thép góc đều cạnh: 70ì5 có:
Fth = 2.6,86 = 13,72 cm2.
rx = 2,16 cm
ry = 3,38 cm
Thanh đã chọn có:
Fth > Fct
rxth > rxyc
ryth > ryyc
Kiểm tra ứng suất:
- 69 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
236
= 109,3 < [ ] = 150
2,16
295
y =
= 87,3 < [] = 150
3,38
x =
max = 109,3 min = 0,519
max =
N
12590
=
= 2210 Kg/cm2 < R + 5% = 2258 Kg/cm2
0,8..F 0,8.0,519.13,72
Thanh đứng Đ2 :
Nội lực dùng để tính toán là Đ2 = 6,76 T. Nội lực của thanh nhỏ nên ta chọn theo độ
mảnh giới hạn: tra bảng ta đợc [] = 400.
Chiều dài thanh : l = 3,55 m.
Chiều dài tính toán: lx = ly = l = 3,55m = 355cm
Diện tích cần thiết của tiết diện xác định theo công thức:
Fct =
N 6760
=
= 3,14 cm2
R 2150
ryct = rxct =
355
= 0,888
400
Chọn 2 thanh thép góc đều cạnh: 70ì5 có:
Fth = 2.6,86 = 13,72 cm2.
rx = 2,16 cm
ry = 3,38 cm
Thanh đã chọn có:
Fth > Fct
rxth > rxyc
ryth > ryyc
Kiểm tra ứng suất:
355
= 164,4 = max < [] = 400
2,16
355
y =
= 105 < [ ] = 400
3,38
x =
max = 164,4 min = 0,277
max =
N
6760
=
= 2223 Kg/cm2 > R = 2150 Kg/cm2
0,8..F 0,8.0,277.13,72
- 70 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Độ sai lệch về cờng độ:
=
2223 2150
.100% = 3,4% < 5% ặ chấp nhận đợc.
2150
ặ chọn tiết diện thanh đứng D2 là 2ìL70ì5
Các thanh bụng chia nhỏ.
Mọi thanh bụng chia nhỏ đều dùng tiết diện nhỏ nhất của dàn theo yêu cầu là thép góc
đều cạnh có L = 50ì5 mm.
4.Tính toán và cấu tạo các mắt dàn.
4.1.Tính cho mắt trung gian thanh cánh trên giữa hai thanh T1 và T2.
Các thanh bụng liên kết vào bản mắt bằng đờng hàn ở sống và ở mép hoặc đờng hàn
vòng quanh đợc tính với toàn bộ lực trong thanh.
Hình 36. Cấu tạo mắt dàn trung gian thanh cánh trên T1 và T2
Liên kết thanh cánh thì tính với hiệu số nội lực của hai thanh hai bên mắt và tính với
lực tập trung P.
Thanh xiên X1:
X1 = - 61,324T.
Lấy chiều cao đờng hàn sống hs = 8 mm, đờng hàn mép hm = 6 mm.
Chiều dài đờng hàn sống tính theo công thức:
ls =
K.X 1
2.h s . .R g
(
)min + 1
- 71 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Trong đó:
K là hệ số phân phối nội lực thanh, K = 0,75 (thép góc không đều cạnh liên kết
cạnh nhỏ với nhau).
X1 là nội lực thép góc.
h = 0,7; t = 1 (hệ số lấy đối với mối hàn tay)
Với loại thép đã cho ta dùng que hàn 42 tra bảng I.1 tài liệu TK KCT ta đợc:
Rgt = 1650 KG/cm2 Rgh = 1800 KG/cm2
(.Rg)min = h.Rgh = 0,7 . 1800 = 1260 KG/cm2.
ặ ls =
K.X 1
0,75.61324
+1 =
+ 1 = 23,81 cm
2.h s .(.R g )min
2.1.0,8.1260
Chiều dài đờng hàn mép tính theo công thức:
lm =
(1 K ).X 1
2..h m .(.R g )min
+1 =
0,25.61324
+ 1 = 10,14 cm
2.1.0,6.1260
Chọn:
+ Đờng hàn sống h ì lh = 8 ì 240 mm.
+ Đờng hàn mép h ì lh = 6 ì 110 mm.
Thanh xiên X2.:
X2 = 52,10 T.
Lấy chiều cao đờng hàn sống hs = 10 mm, đờng hàn mép hm = 6 mm.
Chiều dài đờng hàn sống tính theo công thức:
ls =
K.X 1
0,7.52100
+1 =
+ 1 = 15,5 cm
2.h s .(.R g )min
2.1,0.1260
Chiều dài đờng hàn mép tính theo công thức:
lm =
(1 K ).X 1
2.h m .(.R g )min
+1 =
0,3.52100
+ 1 = 11,34 cm
2.0,6.1260
Chọn:
+ Đờng hàn sống h ì lh = 10ì160 mm.
+ Đờng hàn mép h ì lh = 6ì120 mm.
Thanh cánh:
- 72 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Lấy nội lực tính toán:
T1 = 25,752 T
T2 = - 84,141 T
P2 = 9,405 + 2,025 = 11,43 T
Hiệu số nội lực giữa hai đoạn thanh cánh T1 và T2
T = - 84,141- 25,752 = 109,893 T
Lực T phân cho các đờng hàn sống và đờng hàn mép theo tỉ lệ K và (1-K) đó là 0,7
và 0,3:
TS = 0,7.109,893 =76,925 T
Tm = 0,3.109,893 = 32,968 T
Lực tập trung P2 phân đều cho các đờng hàn, vì góc dốc thanh cánh rất nhỏ, có thể coi
lực P2 vuông góc với thanh cánh đó, nội lực tác dụng lên một đờng hàn ở sống và mép
tính của một thép góc tính nh sau:
ở sống:
2
2
1
1
P
11,43
2
N 1 = . (K. T ) + 2 = . 76,9252 +
= 38,569 T
2
2
2
2
ở mép:
2
2
1
1
P
11,46
2
N 2 = . ( Tm ) + 2 = . 32,968 2 +
= 16,731 T
2
2
2
2
Lấy chiều cao đờng hàn sống thép góc cánh là 5 mm .
Chiều dài đờng hàn sống tính theo công thức:
ls =
N1
38569
+1 =
+ 1 = 63,2 cm
h s .(.R g )min
0,5.1260
Chiều cao đờng hàn mép tính theo công thức:
hm =
N2
16731
=
= 0,434 cm
(31,61 1).(.R g )min 30,61.1260
Chọn:
+ Đờng hàn sống h ì lh = 5ì640 mm.
+ Đờng hàn mép h ì lh = 5ì320 mm.
4.2. Tính cho mắt trung gian thanh cánh trên giữa hai thanh T3 và T4:
- 73 -
§å ¸n kÕt cÊu thÐp sè 2
ThiÕt kÕ khung ngang nhµ c«ng nghiÖp
H×nh 37. CÊu t¹o m¾t trung gian thanh c¸nh trªn gi÷a T3 vµ T4
• Thanh xiªn X3:
X3 = - 12,684 T.
LÊy chiÒu cao ®−êng hµn sèng hs = 6 mm, ®−êng hµn mÐp hm = 5 mm.
ChiÒu dµi ®−êng hµn sèng tÝnh theo c«ng thøc:
ls =
K.X 3
0,7.12684
+1 =
+ 1 = 6,872 cm
2.h s .(β.R g )min
2.0,6.1260
ChiÒu dµi ®−êng hµn mÐp tÝnh theo c«ng thøc:
lm =
(1 − K ).X
3
2.h m .(β.R g )min
+1 =
0,3.12684
+ 1 = 4,02 cm
2.0,5.1260
Chän:
+ §−êng hµn sèng δh × lh = 6 × 70 mm.
+ §−êng hµn mÐp δh × lh = 5 × 50 mm.
• Thanh xiªn X4:
X4 = -5,883 T.
LÊy chiÒu cao ®−êng hµn sèng hs = 5 mm, ®−êng hµn mÐp hm = 4 mm.
ChiÒu dµi ®−êng hµn sèng tÝnh theo c«ng thøc:
ls =
K.X 4
0,7.5883
+1 =
+ 1 = 4,268 cm
2.h s .(β.R g )min
2.0,5.1260
ChiÒu dµi ®−êng hµn mÐp tÝnh theo c«ng thøc:
- 74 -
Đồ án kết cấu thép số 2
lm =
(1 K ).X 4
2.h m .(.R g )min
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
+1 =
0,3.5883
+ 1 = 2,751 cm < 40 mm.
2.0,4.1260
Chọn:
+ Đờng hàn sống h ì lh = 5 ì 50 mm.
+ Đờng hàn mép h ì lh = 4 ì 40 mm.
Thanh cánh với bản mắt.
Lấy nội lực tính toán:
T4 = - 79,61 T
P4 = 7,762 + 1,620 = 9,382 T
Tải trọng tập trung P4 là do các đờng hàn liên kết thanh đứng của cửa trời với bản mắt
đã đợc tính toán ở phần tính nội lực dàn. Nhng tải trọng này đã đợc đờng hàn liên kết
thanh đứng của cửa mái lên bản mắt chịu.. Vậy đờng hàn liên kết thanh cánh với bản
mắt chỉ tính chịu nội lực là:
T = T4 T3 = 79,61-76,91 = 2,70 T
Lực này phân bố cho sờn hàn sống và đờng hàn mắt chịu là quá nhỏ nên ta hàn theo
đờng hàn cấu tạo.
- 75 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
4.3. Liên kết thanh cánh T2 và T3 tại vị trí thay đổi tiết diện thanh:
Hình 38. Cấu tạo nút dàn tạo vị trí thay đổi tiết diện thanh cánh trên
T3 = - 76,91 T.
T2 = - 84,141 T
Tại đây thay đổi tiết diện thanh. Dùng hai bản ghép để liên kết thanh cánh T3 và T4.
Nội lực để tính toán mối nối là :
Nqu = 1,2.T3
Trong đó T3 là nội lực nhỏ hơn trong hai thanh; 1,2 là hệ số an toàn.
Nq = 1,2.76,91 = 92,292T
Diện tích tiết diện nối qui ớc:
Aq = 2.Agh + Abm = 2.Agh + 2.b.bm
Trong đó:
2.Agh là diện tích tiết diện của hai bản thép nối có diện tích tiết diện:
2.Agh = 2.12.1 = 24 cm2
Abm là phần diện tích tiết diện bản mã coi nh tham gia chịu lực.
b là bề rộng bản cánh hàn vào bản mã của thép góc.
bm là bề dày bản mã.
- 76 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Aq = 24 +20.1,4 = 52 cm2
Kiểm tra ứng suất bản ghép:
=
Nq
Aq
=
92292
= 1774,85 KG/cm2 < R = 2150 Kg/cm2
52
Các đờng hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh tính theo nội lực
Ngh = .Agh = 1774,85.12 = 21298,2KG
Chọn chiều cao đờng hàn liên kết thép ghép vào thanh cánh hh = 6 mm.
Tổng chiều dài đờng hàn liên kết:
lh =
21298,2
+ 2 = 30,172 cm
0.6.1260
Mỗi bản ghép dùng 2 đờng hàn. Chiều dài các đờng hàn sẽ đợc biết cụ thể khi có
cấu tạo chi tiết mối nối trên hình vẽ.
Liên kết thép góc cánh T3 và T2 với bản mắt đợc tính theo phần nội lực quy ớc còn
lại:
Với T2 :
Nbm2 = 1,2.N2 - 2.Ngh = 1,2.84141- 2.21298,2 = 58372,8Kg > 1,2.84141/2 = 50484,6
Kg
Dùng nội lực Nbm = 58372,8 Kg để tính toán.
Lấy chiều cao đờng hàn sống là 8 mm và mép là 6 mm.
Tổng chiều dài đờng hàn là:
ls =
0,7.58372,8
+ 1 = 21,27 cm
2.0,8.1260
lm =
0,3.58372,8
+ 1 = 12,58 cm
2.0,6.1260
Chọn:
+ Đờng hàn sống h ì lh = 8 ì 220 mm.
+ Đờng hàn mép h ì lh = 6 ì 130 mm.
Với T3 : thanh này có chịu lực tập trung
Nbm3 = 1,2.N3 - 2.Ngh = 1,2.76910 - 2. 21298,2 = 49695,6Kg > 1,2.76910/2 =
46146Kg
- 77 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Dùng nội lực Nbm = 49695,6 Kg để tính toán.
Do ảnh hởng của lực tập trung:
( N cl P. sin ) 2 + (P. cos ) 2 = (49695,6 12585.0,995) 2 + (12585.0,995) 2
Nbm =
Nbm = 39225,93 Kg
Lấy chiều cao đờng hàn sống là 6 mm và mép là 5 mm.
Tổng chiều dài đờng hàn là:
ls =
0,7.39225,93
+ 1 = 19,16 cm
2.0,6.1260
lm =
0,3.39225,93
+ 1 = 10,34 cm
2.0,5.1260
Chọn:
+ Đờng hàn sống h ì lh = 6 ì 200 mm.
+ Đờng hàn mép h ì lh = 5 ì 110 mm.
Tính liên kết thanh đứng Đ1 vào bản mã:
Nội lực trong thanh Đ1 = -12,59 T.
Chọn chiều cao đờng hàn: hhs = hhm = 6 mm.
Khi đó chiều dài đờng hàn sống và đờng hàn mép của thép góc:
ls =
0,7.12590
+ 1 = 6,829 cm
2.0,6.1260
lm =
0,3.12590
+ 1 = 3,498 cm
2.0,6.1260
Chọn đờng hàn sống : h x hh = 6 ì 70 mm
Chọn đờng hàn mép : m x hm = 6 ì 40 mm
- 78 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
4.5. Tính mắt liên kết dàn với cột:
Dàn liên kết cứng với cột bằng hai mắt đầu dàn.
4.4.1. Mắt dới.
Mắt dới là mắt chính truyền phản lực gối tựa.
A = 35,37 + 8,00 = 43,37 T
Lực H (lực ngang) do mômen đầu dàn gây ra:
H=
M
56,35
=
= 25,614 T
h0
2,2
(lực H ép mắt dới dàn vào cánh cột).
Cấu tạo mắt gồm:
Bản mắt, bản gối vuông góc với bản mắt truyền phản lực tựa lên gối đỡ và các bulông
liên kết bản góc với cột.
Hình 39. Cấu tạo mắt trên liên kết dàn với cột
- 79 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Liên kết thanh D1 vào mắt:
D1 = 42,30 T.
Chọn chiều cao đờng hàn sống thép góc hh = 8 mm và hm = 6 mm.
Chiều dài đờng hàn sống tính theo công thức:
ls =
K .N
0,7.42300
+1 =
+ 1 = 15,688 cm
2..h s .(.R g )min
2.0,8.1260
Chiều dài đờng hàn mép tính theo công thức:
lm =
(1 K ).N
2..h m .(.R g )min
+1 =
0,3.42300
+ 1 = 9,393 cm
2.0,6.1260
Do cấu tạo cụ thể của mắt dàn do đó kích thớc chiều dài đờng hàn sẽ đợc quyết
định cụ thể theo cấu tạo đó nhng không nhỏ hơn so với kích thớc hh và lh đã tính toán.
Liên kết thanh X1:
X1 = - 61,324 T.
Thanh X1 đã tính liên kết ở mắt trung gian thanh cánh trên giữa thanh T1 và T2.
Bản gối có tiết diện 20ì200 mm tì lên gối đỡ cũng là thép bản có tiết diện 40ì240 mm
(bản đỡ cần dày hơn và rộng hơn bản gối). Kiểm tra ép mặt giữa bản gối và gối đỡ.
em =
A 43370
=
= 1084,25 Kg/cm2 < Rem = 3500 Kg/cm2
Fem
2.20
Chiều dài gối đỡ xác định từ điều kiện liên kết với cột chịu phản lực A bằng hai đờng
hàn đứng. Mỗi đờng hàn quy ớc chịu 0,65.A (xét đến sự chênh lệch tâm giữa điểm đặt
lực A với trọng tâm tiết diện đờng hàn). Dùng chiều cao đờng hàn 10 mm, chiều dài
một đờng hàn là:
lh =
0,65.A
0,65.43370
+1 =
+ 1 = 23,373 cm
h h (.R g ) min
1.1260
Lấy chiều dài bản gối đỡ là 240 mm và với cột thêm một phần đờng hàn ngang ở mép
dới nữa. Bản gối có chiều dài theo cấu tạo là 500 mm liên kết với bản mắt bằng hai
đờng hàn dài 460 mm. Chọn chiều cao hh = 8 mm. Hai đờng hàn chịu các lực:
Phản lực A=43,37 T.
Lực ngang H = - 25,614 T
Mômen do lệch tâm của H (độ lệch tâm e=5 cm là khoảng cách từ điểm đặt lực H đến
trọng tâm đờng hàn).
- 80 -
Đồ án kết cấu thép số 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Kiểm tra cờng độ đờng hàn theo công thức:
H
6.M
h =
+
2
2. h .h h .l h 2. h .h h .l h
2
A
+
2. h .h h .l h
25614
6.128070
h =
+
2.0,7.0,8.43 2.0,7.0,8.43 2
2
R gh
2
43370 2
+
= 1275,234
2.0,7.0,8.43
h R gh = 1800Kg / cm 2
Trong đó:
h = 0,7; hh = 0,8; lh = 44 -1 =43 cm
M = H.e = 25614ì5 = 128070,0 Kg.cm.
Bulông liên kết bản gối vào cánh cột đợc tính để chịu kéo do H do mômen dơng đầu
dàn. ở đây không có mômen dơng gây lực kéo H, nên các bulông chỉ đặt theo cấu tạo.
Dùng 6 bulông 20 (quy định số bulông liên kết bản gối vào cánh cột không ít hơn 6 và
đờng kính không bé hơn 20 mm).
4.4.2. Mắt trên.
Mắt trên cũng có bản mắt và bản gối chịu các lực: lực ngang H=25,614T làm tách mắt
ra khỏi cột và chịu phản lực đứng R (do dàn chia nhỏ), R = 2,241T
Hình 40. Cấu tạo mắt dới liên kết dàn với cột
- 81 -
