Đề tài Khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG Yêu cầu thiết kế: Khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp. Các số liệu của nhà: + Nhà công nghiệp 1 tầng có nhịp L = 24m + Bước cột: B = 6m + Chiều dài nhà: 15B = 156 = 90m + Cao trình đỉnh ray: HR = 8.5m + Ap lực gió tiêu chuẩn: W0 = 70daN/m2 + Chiều cao cửa mái: hcm = 2.3m + Chiều cao đầu dàn: h0 = 2.2m + Độ võng của dàn: f = * Ta có cần trục 2 móc cẩu, chế độ làm việc trung bình, sức chịu tải Q =30/5(T) tra cataloge cầu trục ta được: + Loại ray thích hợp: KP70 + Cao trình từ đỉnh ray đến đỉnh xe con : H1 = 2.75m + Nhịp cầu trục: Lct = 22.5m + Bề rộng dầm cầu chạy: Bct = 6.3m + Khoảng cách tim ray đến mép ngoài: B1 = 0.3m + Khoảng cách hai bánh xe dầm cầu chạy: K = 5.1m + Khoảng cách an toàn từ cánh dưới của dàn đến vị trí cao nhất của xe con:  c = 0,1m + Ap lực bánh xe lên cầu trục lớn nhất : Pmax = 31.5T + Ap lực bánh xe lên cầu trục bé nhất : Pmin = 9.5T + Trọng lượng xe con : Gxc = 12T + Số bánh xe : no = 2 + Trọng lượng dầm cầu trục : Gdcc = 52T + Chiều cao tiết diện ray : hr = 0.2m + Chiều sâu chôn móng : D(hm) = 1.2m + Khoảng cách từ mép ngoài cột đến tâm trục định vị cột: a = 0.25m (a phụ thuộc vào chế độ làm việc của cầu trục) + Khoảng cách từ trục định vị đến tâm ray: (L-Lct) = 0.5(24-22.5) = 0.75m Vật liệu: + Dùng thép CT34 có: f = 2100KG/cm2, fv = 1500KG/cm2, E = 2.1106KG/cm2 + Bulông cấp độ 5.8 có: ftb = 2100KG/cm2, fvb = 1500KG/cm2, fcb =3400KG/cm2 + Que hàn N42 có: f = 2100KG/cm2, fwf = 1800KG/cm2 + Dùng phương pháp hàn tay nên + Trọng lượng riêng của thép: gthép = 7.85T/m3 + Bê tông móng đá 12, cấp độ bền B20 có: Rb = 11.5MPa, Rbt = 9MPa I. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ KẾT CẤU Từ số liệu yêu cầu thiết kế là loại khung nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp, chịu tải trọng cầu trục lớn do đó chọn sơ đồ khung có liên kết dàn, cột là liên kết cứng và dàn khung hình thang có mái dốc. II. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG NHÀ 1. Xác định kích thước theo phương đứng a. Cột dưới + Chiều cao dầm cầu chạy: hdcc=(÷)B =(÷)6 = (0.5 ÷ 0.75)m chọn hdcc= 0.75m + Chiều cao cột dưới: Hd = (HR + D(hm)) - (hdcc + hr) = (8.5 + 1.2) - (0.75 + 0.2) = 8.75m chọn Hd = 8.75m b. Cột trên + Chiều cao cột trên: Ht = hdcc + hr + H1 + f + c = 0.75 + 0.2 + 2.75 + 0.24 + 0.1 = 4.04m chọn Ht = 4m 2. Xác định kích thước theo phương ngang a. Chiều cao tiết diện cột trên ht = (÷)Ht =(÷)4 = (0.330.575) chọn ht = 0.5m Với Ht – Khoảng cách từ vai cột đến trục thanh cánh dưới của dàn vì kèo b. Chiều cao tiết diện cột dưới + Theo điều kiện cấu tạo ta chọn: hd = a + l = 0.25 + 0.75 = 1m + Kiểm tra theo điều kiện độ cứng của khung: thỏa điều kiện độ cứng Vậy chọn hd = 1m + Để đảm bảo an toàn a cần phải thỏa: a > ht + B1 + D - l Với D = 60 mm Vậy a > 0.5 +0.3 + 0.06 – 0.75 = 0.11m (thỏa mãn) c. Nhịp cửa mái : Lcm = ( ÷)L = ( ÷)24 = (412)m chọn Lcm = 12 m + Chọn độ dốc mái: i= (÷) = (0.0830.125) chọn i = 0.1 = 10% III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG * Tải trọng tác dụng lên dàn 1. Tĩnh tải Gồm có trọng lương bản thân các lớp vật liệu lợp , kết cấu mái panel và hệ giằng được tính toán rồi lập thành bảng sau: Loại vật liệu Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số vượt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 2 lớp gạch lá men 80 1.1 88 Lớp vữa xi măng lót 30 1.3 39 Lớp vữa láng làm phẳng và tạo dốc 100 1.3 130 Lớp bêtông xỉ cách nhiệt 60 1.2 72 Tấm panel BTCT 150 1.1 165 Trọng lượng bản thân kết cấu chịu lực: vì kèo, dàn cửa mái, hệ giằng 40 1.1 44 Tổng cộng 460 538 + Tổng tải trọng tính toán : Gtt0 = 538 KG/m2 = 5.38KN/m2 + Độ dốc của mái: i = 10% a = arctg i = arctg 0.1 = 5.7° + Tải trọng tính toán quy đổi về tải trọng phân bố đều trên diện tích mặt bằng gtto = = = 5.407KN/m2 + Tĩnh tải tác dụng lên khung ngang Gttm = Bgtto = 65.407 = 32.44KN/m 2. Hoạt tải Đối với mái panel BTCT tra TCVN 2737-1995 có: + Tải trọng tạm thời Ptco = 0.75KN/m2, hệ số vượt tải n = 1.2 + Hoạt tải tác dụng lên khung ngang (tải trọng tính toán quy đổi trên diện tích mặt bằng) Pttm = nBPott = 1.260.75 = 5.4KN/m 3. Tải trọng đứng lớn nhất (Dmax) và nhỏ nhất (Dmin) của cầu trục tác dụng lên vai cột + Ap lực của bánh xe cầu trục Ap lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột. Khi xe con chạy về một phía của cầu trục, lực truyền xuống phía đó là Dmax, còn đầu kia là Dmin. Để xác định tải trọng đứng của cầu trục truyền xuống cột ta tiến hành vẽ đường ảnh hưởng của phản lực tại vai cột + Tra phụ lục 13 ta có áp lực bánh xe cầu trục: Pmax =315kN ; Pmin = 95kN + Tính áp lực Dmax và Dmin Từ kích thước cầu trục tra catalogue Ta có: y1 = 1 y2 = y1 = 0.8 y3 = y1 = 0.15 = y1 + y2 + y3 = 1 + 0.8 + 0.15 = 1.95 Vậy: Dmax = nncPmax = 1.10.93151.95 = 608.1KN Dmin = nncPmin = 1.10.9951.95 = 183.4KN Với: n – Hệ số vượt tải, n = 1.1 nc – Hệ số làm việc cấu kiện, nc = 0.9 - Tổng tung độ của đường ảnh hưởng phản lực gối tựa tại vị trí các bánh xe của cầu trục 4. Tải trọng xô ngang của cầu trục + Lực hãm xe con T = nncTtto Khi cầu trục hoạt động nếu xe con đang chạy mà hãm lại tạo ra lực hãm ngang. Ap lực ngang trên 1 bánh xe. Ttto = Trong đó: no – Số bánh xe cầu trục một bên ray, no = 2 Gxc – Trọng lượng xe con, Gxc = 120KN (tra phụ lục 13) Ttto = =10.5KN Vậy: T = 1.10.910.51.95 = 21.72KN 5. Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang Vùng xây dựng ở Đồng Nai. Địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 1.5m ta chọn dạng địa hình A. Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Wo = 70daN/m2 = 0.7KN/m2 + Theo TCVN 2737 - 95. Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm: - Gió thổi lên mặt tường dọc được chuyển về thành lực phân bố trên cột khung. - Gió thổi trong phạm vi mái, từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên, được chuyển về thành lực tập trung tại cao trình cánh dưới dàn vì kèo. a. Tải trọng gió phân bố đều lên cột + Tải trọng gió phân bố đều ở phía đón gió qdw = nWokocB Trong đó: Cao trình đáy vì kèo: HA = Hd + Ht = 8.75 + 4 = 12.75m n = 1.3 c - Hệ số khí động ở phía đón gió, c = +0.8 ko - Hệ số kể đến áp lực gió theo độ cao và địa hình tra bảng lấy dạng địa hình A ứng với độ cao 15m, lấy ko1 = 1.213 qdw = 1.30.71.2130.86 = 5.3KN/m + Tải trọng gió phân bố đều ở phía hút gió qhw = nWokoc’B Với: c’ - Hệ số khí động ở phía hút gió, c = -0.5 qhw = 1.30.71.213(-0.5)6 = -3.31KN/m b. Lực tập trung gió tác dụng lên dàn + Tải trọng tập trung ở phía đón gió Wd = nWoktbB Cao trình đỉnh mái: HB = Hd + Ht + ho + (tg5.76) + hcm = 8.75 + 4 + 2.2 + 0.6 + 2.3 =17.85m tra bảng lấy dạng địa hình B ứng với độ cao 20m, lấy ko2 = 1.269 Trong khoảng từ cao độ cánh dưới dàn đến đỉnh mái, hệ số k được lấy trung bình của các giá trị nêu trên : ktb = = = 1.241 Wd = 1.30.71.2416(0.82.2 - 0.70.6 + 0.71.7 - 0.80.6) = 13.89KN + Tải trọng tập trung ở phía hút gió Wh = nWoktbB = 1.30.71.2416(-0.52.2 - 0.60.6 - 0.61.7 - 0.60.6)= -19.24KN IV. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG 1. Các giả thiết đơn giản hoá khi giải khung Tính khung nhằm mục đích xác định nội lực khung: mômem uốn, lực cắt, lực dọc trong các tiết diện khung. Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như giàn ,cột khá là phức tạp, nên trong thực tế đã thay sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hoá, với các giả thiết sau: - Thay giàn vì kèo bằng dầm ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới dàn, thay cột dưới (rỗng) bằng thanh đặc có độ cứng tương đương. - Chiều cao cột tính từ đế cột đến đáy giàn vì kèo. Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục cột trên. - Khi tính với các tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dầm ngang thì bỏ qua chuyển vị ngang ở đầu cột (D = 0) - Khi tính với các tải trọng không đặt trực tiếp lên dầm ngang thì xem dầm ngang cứng vô cùng, tức là không có chuyển vị ngang ở nút khung (EJ3 = ¥ j =0) - Tính khung giả thiết ; ; 2. Xác định nội lực do tĩnh tải mái - Để giải tìm nội lực trong biểu đồ M1 ta phân tích thành: M1 = (1-a)+(1-b) + Lực dọc trong cột : Nd = + Momen lệch tâm trong sơ đồ (1-b): e = M = Nde = 389.280.25 = 97.32KNm a. Xác định nội lực biểu đồ (1-a) Gọi K là tỷ số về độ cứng giữa dầm ngang và cột Ta có: ; h= Hd + Ht = 8.75 + 4 = 12.75m ; K = = = 5 = 2.66 + MB = Tra bảng Tab 1.2.1 ta có: MB = = -223.38KNm MA = + Ta có: MC = MD = - Ht = - KNm + Giữa nhịp: Mnhịp = b. Xác định nội lực biểu đồ (1-b) Tra bảng Tab 1.2.3 ta có: Do đó: + MA = KA(-M) = 0,329(-97.32)= -32.02 KNm + MB = KB(-M) = -0.167(-97.32) = 16.25KNm + MC = KC(-M) = -0.698(-97.32) = 67.93KNm + MD = KD(-M) = 0.302(-97.32) = -29.39KNm c. Xác định nội lực biểu đồ M1 M1 = M(1-a) + M(1-b) + MA = 209.84 - 32.02 = 177.82KNm + MB = -223.38 + 16.25 = -207.13KNm + MC = -87.47 + 67.93 = -19.54KNm + MD = -87.47 - 29.39 = -116.86KNm - Lực cắt và lực dọc trong biểu đồ M1 Q1 = Q(1-a) + Q(1-b) ( KN) N1 = N(1-a) + N(1-b) (KN) - Gía trị của lực cắt (Q) bằng độ dốc của biểu đồ moment (M) - Từ biểu đồ lực cắt (Q) suy ra biểu đồ lực dọc (N) Þ Biểu đồ nội lực do tĩnh tải mái gây ra 3.Tính nội lực do hoạt tải mái Tỷ số giữa hoạt tải và tĩnh tải mái: m = (Nội lực của hoạt tải mái bằng 0.17 lần nội lực của tĩnh tải mái) * Nội lực trong sơ đồ M2 M2 = M1m + MA = 177.820.17 = 30.23KNm + MB = -207.130.17 = -35.21KNm + MC = -19.540.17 = -3.32KNm + MD = -116.860.17 = -19.87KNm Tương tự ta có lực cắt và lực dọc trong sơ đồ M2 Q2 = Q1m (KN) N2 = N1m (KN) 4. Tính nội lực do tải trọng đứng cầu trục (Dmax bên trái ; Dmin bên phải) a. Xác định nội lực trong biểu đồ M∆ + Moment lệch tâm trong cột Khoảng cách từ tâm cột dưới đến tâm dầm cầu chạy: e = = = 0.5m Ta có: Mmax = Dmaxe = 608.10.5 = 304.05KNm Mmin= Dmine = 183.40.5 = 91.7KNm Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: + + b. Xác định biểu đồ nội lực Tra bảng Tab 1.2.3 ta có: * Giá trị moment bên cột trái: + MA = KAMmax = 0.329304.05 = 100.03KNm + MB = KBMmax = -0.167304.05 = -50.78KNm + MC = KCMmax = -0.698304.05 = -212.23KNm + MD = KDMmax = 0.302304.05 = 91.82KNm * Giá trị moment bên cột phải: + MA = KAMmin = 0.32991.7 = 30.17KNm + MB = KBMmin = -0.16791.7 = -15.31KNm + MC = KCMmin = -0.69891.7 = -64.01KNm + MD = KDMmin = 0.30291.7 = 27.7KNm c. Lập phương trình chính tắc do chuyển vị ∆ gây ra r11D + R1P = 0 D = Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: = -5.949 Ta có: r11 = -2 = -2 = -2 Tra bảng Tab 1.2.3 ta có : = 1.496 Ta có: R1P = = Vậy: D = = d. Gía trị nội lực của biểu đồ M3 = M∆ ∆ + * Giá trị moment bên cột trái: + MA = + MB = + MC = + MD = Với: = * Giá trị moment bên cột phải: + MA = + MB = + MC = + MD = Lực cắt và lực dọc trong biểu đồ M3 5. Tính nội lực do tải trọng đứng cầu trục (Dmax bên phải ; Dmin bên trái) - Tính nội lực trong biểu đồ M4: ta lấy đối xứng biểu đồ nội lực M3 ta được giá trị và biểu đồ nội lực M4 6. Tính nội lực do tải trọng ngang của cầu trục đặt tại cột bên trái + Sơ đồ tải trọng: a. Giá trị nội lực của biểu đồ M∆ Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: + MA = + MB = b. Giá trị biểu đồ nội lực Tra bảng Tab 1.2.4 với x = Ht – hdcc = 4 – 0.7 = 3.25m Ta có: Vậy: + MA = KA(-T)h = -0.093(-20.27)12.75 = 24.04KNm + MB = KB(-T)h = -0.11(-20.27)12.75 = 28.43KNm + MC = KC(-T)h = 0.07(-20.27)12.75 = -18.1KNm + ME = KE(-T)h = 0.084(-20.27)12.75 = -21.71KNm c. Hệ số chuyển vị ∆ * Lập phương trình chính tắc: r11D + R1P = 0 D = Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: = -5.949 Ta có: r11 = -2 = -2 = -2 Tra bảng Tab 1.2.4 ta có: = 0.762 Ta có: R1P = = 0.762-20.27 = -15.45KN Vậy: D = = d. Gía trị nội lực của biểu đồ * Giá trị moment bên cột trái: + MA = + MB = + MC = + MD = Ta có: + ME = = * Giá trị moment bên cột phải: + MA = + MB = + MC = + MD = Lực cắt và lực dọc trong biểu đồ M5 7. Tính nội lực do tải trọng ngang của cầu trục đặt tại cột bên phải - Tính nội lực trong biểu đồ M6: ta lấy đối xứng biểu đồ nội lực M5 ta được giá trị và biểu đồ nội lực M6 8. Xác định nội lực do tải trọng gió thổi từ trái qua phải a. Giá trị nội lực của biểu đồ Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: + MA = + MB = b. Giá trị biểu đồ nội lực Tra bảng Tab 1.2.5 ta có: * Giá trị moment bên cột trái: + MA = KA = -0.1085.312.752 = -93.05KNm + MB = KB= -0.0555.312.752 = -47.39KNm + Mc = KC= 0.0365.312.752 = 31.02KNm * Giá trị moment bên cột phải: + MA = KA = -0.108(-3.31)12.752 = 58.11KNm + MB = KB= -0.055(-3.31)12.752 = 29.6KNm + Mc = KC= 0.036(-3.31)12.752 = -19.4KNm c. Xác định hệ số chuyển vị * Lập phương trình chính tắc: r11D + R1P = 0 D = Tra bảng Tab 1.2.2 ta có: = -5.949 Ta có: r11 = -2 = -2 = -2 Tra bảng Tab 1.2.5 ta có: = 0.447 Ta có: R1P = = Vậy: D = = d. Gía trị nội lực của biểu đồ * Gía trị moment bên cột trái: + MA = + MB = + MC = * Gía trị moment bên cột phải: + MA = + MB = + MC = Lực cắt và lực dọc trong biểu đồ 9. Xác định nội lực do tải trọng gió thổi từ phải qua trái - Tính nội lực trong biểu đồ M8: ta lấy đối xứng biểu đồ nội lực M7 ta được giá trị và biểu đồ nội lực M8 V. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỘT - Chiều dài hình học các cột: , ;, - Liên kết khung nhà, cột liên kết với móng ở đầu dưới và với tường ngang (dàn hoặc dầm) ở đầu trên. Các liên kết này là liên kết ngàm. 1. Xác định nội lực và chiều dài tính toán a. Xác định nội lực trong cột Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán. + Tại cột trên (tiết diện I) cặp nội lực |N|max - Mtư dùng thiết kế cột có giá trị: M = -374.49KNm ; N = 458.44KN + Tại cột dưới (tiết diện IV) - Nhánh cầu trục (Nnhct ): |N|max - Mtư M = 665.54 KNm ; N = 1005.73 KN - Nhánh mái (Nnhm ): |M|max - Ntư M = 778.65 KNm ; N = 563.94KN b. Xác định chiều dài tính toán * Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung xác định riêng cho từng phần cột - Tỷ số độ cứng đơn vị giữa hai phần cột trên và cột dưới (n) n = - Tỷ số lực nén tính toán lớn nhất của phần cột trên và cột dưới b === 2.194 - Tính hệ số: a1= Với a1 = 0.755 và n = 0.365 tra phụ lục 8/134 ta có: m1 = 1.892 m2 = * Chiều dài tính toán được xác định cho từng đoạn cột như sau: - Chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung (theo phương x). + Cột dưới: l1x = Hd = 1.8928.75 = 16.56m + Cột trên: l2x = Ht = 2.514 = 10.04m - Chiều dài tính toán của các phần cột ngoai mặt phẳng khung xác định bằng khoảng cách các điểm cố kết dọc ngăn cản không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà (theo phương y). + Cột dưới: l1y = Hd = 8.75m + Cột trên: l2y = Ht - = 4 - 0.6 = 3.4m 2. Thiết kế tiết diện cột trên a. Chọn tiết diện cột trên Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng. Hình dạng này đơn giản cho chế tạo. Tiết diện cột được ghép từ 3 bản thép, với chiều cao tiết diện đã chọn trước Ta có: N = 458.44KN ; M = -374.49KNm + Độ lệch tâm của tải trọng e = Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện và diện tích yêu cầu của tiết diện tính theo công thức gần đúng: Trong đó: N - Lực dọc trong tiết diện cột trên - Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện, lấy = 1.25 - Cương độ tính toán của thép, = 210MPa = 21 kN/cm2 - Hệ số điều kiện làm việc của cột, lấy = 1 * Chọn sơ bộ tiết diện cột trên: + Bề rộng bản cánh: = (266.67333.3)mm Chọn = 300mm + Bề dày bản cánh: dc = chọn dc = 15mm + Bề dày bản bụng: db = chọn db = 12mm + Chiều cao bản bụng: hb = ht – 2dc = 500 - 215 = 470mm chọn hb = 470mm + Diện tích thực của tiết diện ngang cột trên: Fth = hbdb + 2bcdc = 471.2 + 2301.5 = 146.4cm2 > = 116.8cm2 * Kiểm tra tiết diện cột trên đã chọn Tính các đặc trưng hình học của tiết diện + Moment quán tính của tiết diện đối với trục x và y (): = + Moment kháng uốn theo phương x: + Bán kính quán tính của tiết diện: + Độ mảnh: Chọn lmin = min(lx, ly) = ly = 48.27 + Độ mảnh quy ước: Với E = 2.1106KG/cm2 b. Kiểm tra tiết diện đã chọn + Kiểm tra độ bền của cột trên 17.93 KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện + Kiểm tra ổn định của cột trong mặt phẳng tác dụng của moment uốn - Độ lệch tâm tương đối: - Hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện h: Với m = 4.76; = 1.53; = 0.798 tra phụ lục 6/133 sách HDĐA của Ngô Vi Long ta có: - Độ lệch tâm quy đổi: m1 = hm = 1.274.76 = 6.05 Với m1 = 6.05; = 1.53 tra phụ lục 4/131 sách HDĐA của Ngô Vi Long ta có: ( - Hệ số uốn dọc cua cấu kiện đặc chịu nén lệch tâm, phụ thuộc vào độ lệch tâm qui đổi m1 và độ mảnh qui ước ) Do m1 < 20, cột bị phá hoại về ổn định. Khả năng ổn định của cột nén lệch tâm không chỉ phụ thuộc vào độ mảnh mà còn chịu ảnh hưởng của hình dạng tiết diện và của moment uốn ở một hoặc cả hai mặt phẳng chứa hai trục chính của tiết diện cột. - Ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung của cột được kiểm tra theo công thức: 15.28KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện + Kiểm tra độ ổn định của cột ngoài mặt phẳng tác dụng của moment Với ly = 50 và = 21kN/cm2 tra phụ lục 3/130 sách HDĐA của Ngô Vi Long ta có: jy = 0.864 Ta thấy ly = 50 < lc = 99.35 = 1 (tra phụ lục 7/133 sách HDĐA của Ngô Vi Long) Với m1 = 6.05 > 5 = 0.9 (tra phụ lục 7/133 sách HDĐA của Ngô Vi Long) - Hệ số ảnh hưởng của moment Với m = 4.76 < 5 nên hệ số kể đến ảnh hưởng của moment uốn và hình dạng tiết diện đối với ổn định của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung là C được xác định: - Điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung 19.18 KN/cm2 < 21KN/cm2 thỏa điều kiện c. Kiểm tra độ ổn định cục bộ của tiết diện + Đối với bản cánh (1) 20 < 32.44 thỏa (1) + Đối với bản bụng Do khả năng chịu lực của cột xác định theo điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung nên tỷ số giới hạn được xác định: Với = 1.53 > 0.8 và m = 4.76 > 1 ta có: (2) 39.2 < 52.65 < 98.03 thỏa (2) Ta thấy (1) và (2) đều thỏa. Vậy tiết diện đã chọn như trên là thỏa mãn các điều kiện về chịu lực. 3. Thiết kế tiết diện cột dưới Do cầu trục có sức trục lớn nên cần thiết phải mở rộng tiết diện cho phù hợp với kích thước cầu chạy, cho nên cột dưới sử dụng cột rỗng. Cột dưới của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp này có tiết diện không đối xứng, bao gồm hai nhánh: nhánh ngoài (nhánh mái) và nhánh trong (nhánh cầu trục). Nhánh ngoài dùng tổ hợp của 1 bản thép và 2 thép góc. Nhánh trong dùng tiết diện tổ hợp từ 3 bản thép. Do cột dưới có lực cắt lớn nên dùng hệ bụng dạng thanh giằng. Các thanh giằng là thép góc bố trí theo hệ tam giác có thanh ngang. Trục thanh giằng hội tụ ở trục nhánh cầu trục và ở trục của nhánh mái. a. Tính toán, chọn tiết diện nhánh và xác định các đặc trưng hình học Khi chịu uốn quanh trục rỗng x-x, cột rỗng làm việc như một dàn hai cánh song song. Việc chọn tiết diện xuất phát từ điều kiện bền của từng nhánh riêng rẽ. Moment uốn Mx và lực dọc N của cột gây ra lực dọc Nnh trong các nhánh cột. Xác định Nnh cho từng nhánh riêng rẽ. Dựa vào bảng tổ hợp nội lực chọn ra được cặp nội lực nguy hiểm cho từng nhánh: - Đối với nhánh cầu trục: M1 = 665.54KNm ; N1 = 1005.73KN - Đối với nhánh mái: M2 = 778.65 KNm ; N2 = 563.94 KN - Lực cắt lớn nhất tại chân cột : Q = 131.5 KN (cơ cấu : 1+2+3+5+8) + Ta giả thiết gần đúng khoảng cách giữa hai trục nhánh C = hd = 1m + Khoảng cách giữa các mắt của hệ thanh bụng: = a = 1 m + Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh cầu trục (x-x đến x1 - x1) yct = 0.55C = 0.551 = 0.55m + Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh mái (x- x đến x2 - x2) ym = C - yct = 1 – 0.55 = 0.45m - Tính lực nén lớn nhất trong mỗi nhánh + Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục: + Lực nén lớn nhất trong nhánh mái: - Chọn