Đồ án Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU NHÀ THÉP Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp I. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Số liệu cho trước: Nhịp khung L (m) Bước khung B (m) Cao trình đỉnh ray H1 (m) Sức nâng cầu trục Q (T) Độ dốc mái i % Số lượng khung Vùng gió -Dạng địa hình 18 6 5,5 6,3 11 16 II.B + Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với số liệu đã cho. Vật liệu thép có số hiệu CT34, có cường độ tính toán: ; ; . + Hàn tay, dùng que hàn N42. Trọng lượng riêng của thép + Bê tông móng cấp độ bền B20 có Rb = 1,15 kN/cm2 II. NỘI DUNG: a) Thuyết minh tính toán: + Lập mặt bằng kết cấu nhà xưởng. + Xác định các kích thước chính của khung ngang. + Tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột. + Thiết kế xà gồ mái. + Xác định các loại tải trọng tác dụng vào khung ngang. + Tính khung ngang với các loại tải trọng nói trên. + Thiết kế cột và xà ngang đặc tiết diện chữ I tổ hợp hàn. + Thiết kế các chi tiết khung: liên kết xà - cột, vai cột, chân cột, nối xà. + Tài liệu tham khảo. b) Bản vẽ: Nội dung đồ án thể hiện trên khổ giấy A1 bao gồm: + Sơ đồ khung ngang, các kích thước chính, các cao trình đặc trưng, cấu tạo các lớp mái. + Cấu tạo khung: các hình chiếu, mặt cắt của cột, xà ngang, các tiết diện đặc trưng, các chi tiết khung (vai cột, chân cột, liên kết xà - cột, nối xà) + Bảng thống kê thép (cho một khung) + Ghi chú: vật liệu thép, bu lông liên kết, bulông neo, đường kính lỗ, đường hàn, que hàn, phương pháp hàn, sơn chống gỉ 90000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 21000 a B 5250 5250 5250 CỘT THÉP k1 k2 k2 k2 k2 k2 k2 k2 CẦU TRỤC Q=6.3T 18 XÀ GỒ CHỮ C GIẰNG XÀ GỒ Ø16 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c2 c2 c2 5250 dct dct dct dct dct dct dct dct dct dct dct dct dct dct dct dct CẦU TRỤC Q=6.3 T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ii. Xác định kích thước chính khung ngang 1. Lựa chọn dầm cầu trục, cầu trục, ray, lớp lót ray 1.1. Cầu trục Với nhịp nhà L = 18m, sức trục Q = 6.3T (chế độ làm việc trung bình) thì khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị a = 0, chọn l =750. Ta chọn cần trục có các thông số sau: Bảng các số liệu cầu trục Sức trục Q(T) Nhịp Lk (m) Chiều cao gabarit Hk(m) Kh.cách Zmin(m) Bề rộng gabarit Bk (m) Bề rộngđáy Kk (m) T.lượng cầu trục G(T) T.lượng xe con Gxe (T) áp lực Pmax (KN) áp lực Pmin (KN) 6.3 16.5 0.81 0.16 3,88 2.9 6,76 0.59 42,8 11,6 1.2. Dầm cầu trục Từ bước cột và các thông số của cầu trục ta chọn dầm tiết diện chữ I tổ hợp hàn cao 50cm có các kích thước như hình vẽ: Khối lượng trên 1m: 1.3. Ray và lớp lót ray Chiều cao của ray và các lớp đệm chọn sơ bộ là: Hr = 200mm 20 460 20 500 200 12 200 200 x x y y B k =3880 K=2900 P max P max Mặt cắt ngang dầm cầu trục, Ray và Gabarit cầu trục 2. Xác định kích thước chính khung ngang 2.1. Theo phương đứng + Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H2=Hk+ bk = 0.81 + 0.20 = 1,01 (m) * Với Hk = 0,81 (m) - tra catalo cầu trục (Bảng II.3 phụ lục) bk = 0,20 (m) - khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang Þ Chọn H2 = 1,1 (m) + Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang H=H1+ H2 +Hs = 5 + 1,1 + 0 =6,1 (m) Trong đó: H1 - cao trình đỉnh ray H1 = 5 (m) H3 - phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cốt ± 0.000. (H3 =0) + Chiều cao phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Ht=H2+ Hdct + Hr = 1,1 + 0,5 + 0,2 = 1,8 (m) + Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến vai cột: Hd=H + Ht + Hs = 6,1 – 1,8 + 0 = 4,3 (m) 2.2. Theo phương ngang + Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: h = (1/15 ữ 1/20)H = (1/15 ữ 1/20) x 6,1 = ( 0,4067 ữ 0,305 ) (m) Þ Chọn h = 40 (cm) + Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung: z =λ - h = 0,75 - 0,40 = 0,35 (m) > zmin = 0,16(m) 750 19500 750 i=10% 4300 1800 6100 + 8.00 ± 0.000 + 4.30 + 6,10 + 7,15 a 21000 b q = 6,3t Các kích thước chính của khung ngang 2.3. Sơ đồ tính khung ngang Dựa trên sức nâng của cầu trục chọn phương án cột có tiết diện không thay đổi, với độ cứng là I1. Vì nhịp khung là 18 m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện không thay đổi .Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột với móng là ngàm tại mặt móng (cốt ± 0.000). Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là cứng. Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính toán và thiên về an toàn. Sơ đồ tính khung ngang như hình vẽ. Sơ đồ tính khung ngang iii. tác dụng và cách bố trí hệ giằng máI, giằng cột 1. Tác dụng của hệ giằng mái, giằng cột Hệ giằng là một bộ phận quan trọng của kết cấu nhà, có các tác dụng: + Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà. + Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳngkhung như gió lên tường hồi, lực hãm của cầu trục. + Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột + Đảm bảo cho việc thi công lắp dựng kết cấu được an toàn và thuận tiện. Hệ thống giằng của nhà xưởng được chia thành hai nhóm: giằng mái và giằng cột 2. Bố trí hệ giằng mái, giằng cột 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 90000 5250 5250 5250 5250 24000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 90000 HỆ GIẰNG MÁI 6000 6000 6000 6000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 GIẰNG MÁI Ø20 +6.10 +4.30 ± 0.00 24000 605250 0 525000 52500 52500 a b +7.15 THANH GIẰNG ĐẦU CỘT DẦM CẦU TRỤC GIẰNG CHÉO DỌC NHÀ GIẰNG CHÉO NGANG NHÀ HỆ GIẰNG CỘT Iv. Thiết kế xà gồ mái 1. Tải trọng 1.1. Tĩnh tải + Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy là qtc = 0,074 (kN/m2) + Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là qtc = 0,074 (kN/m2) 64 150 x R x x y z 0 20.3 R + Tại mép biên chọn xà gồ chữ C mã hiệu 6CS2,5x070 Tra bảng ta có các thông số: cm4 cm4 Wx = 2Ix /D = 2.195,21/15 = 26,628 cm3 Wy = 2Iy /(B-z) = 4, 04 cm3 kN/m cm2 Khoảng cách giữa các xà gồ: m 1.2. Hoạt tải Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995. ptc = 0,3 kN/m2, hệ số vượt tải là n = 1,3. + Hoạt tải tính toán (kN/m2) 1.3. Tải trọng tác dụng lên xà gồ: Chọn tấm mái tôn múi tráng kẽm dày 0,7 mm có trọng lượng bằng 0,074 kN/m2 Như vậy tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ ; = =(0,074+0,3).+0,042 =0,52 kN/m; =(0,074.1,1+0,3.1,3). +0,042.1,05 = 0,75 kN/m 2. Tính toán xà gồ + Tải trọng tác dụng lên xà gồ (kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) Sơ đồ tính xà gồ + Kiểm tra điều kiện bền xà gồ: Trong đó: (cm3 ) (cm3) (kNm) (kNm) + Kiểm tra độ võng xà gồ: Theo phương oy: (m) Điều kiện kiểm tra: Vậy xà gồ đã chọn đảm bảo điều kiện chịu lực và võng v. Xác định các loại tải trọng tác dụng vào khung ngang 1. Tĩnh tải (tải trọng thường xuyên) Độ dốc mái i = 10% Þ a = 5,710 (sina = 0,099; cosa = 0,995) * Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm: + Trọng lượng các lớp mái + Trọng lượng bản thân xà gồ + Trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục + Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy là qtc = 0,074 + (n.gtc .B)/L = 0,074 + 0,168 = 0.243 (KN/m2) + Chọn sơ bộ trọng lượng xà ngang: q =1 (kN/m) phân bố đều lên chiều dài xà gg : hệ số vượt tải của tĩnh tải (gg = 1,1) * Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang: (kN/m) + Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là qtc = 0,074 (kN/m2). Tải trọng xà gồ tường và tấm tường đưa về thành lực tập trung G tác dụng ở đỉnh cột và bỏ qua mômen gây ra bởi độ lệch tâm. Gtt = 0,234 x 1,1 x 6 x 6,1 = 9,78 (kN) + Tải trọng bản thân dầm cầu trục và ray: Tải này tác dụng lên vai cột khi tính toán ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực tập trung và 1 mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột: (kN) (kN) Mtc = Gtc x e = 9,36 x (λ – 0,5h) = 9,36 x (0,75 – 0,5.0,4) = 5,15 (kNm) Mtt = Gtt x e = 9,828 x (0,75 – 0,5 x 0,4) = 5,405 (kNm) 1,59kN/m 1800 4300 5,405kNm 9,78 kN 9,828 kN ± 0.000 + 4.30 + 6.10 5,405kNm 9,828 kN 9,78 kN Sơ đồ tính khung với tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) 2. Hoạt tải 2.1. Hoạt tải sữa chữa Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995. Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái lợp tôn) là ptc = 0,3 kN/m2, hệ số vượt tải là n = 1,3. Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang như hình vẽ. + Hoạt tải tính toán (kN/m) 2.2. Tải trọng gió Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần là gió tác dụng vào cột và gió tác dụng lên trên mái. Theo TCVN 2737 - 1995 .Phân vùng gió II-A có áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 0,83 kN /m2 hệ số vượt tải là 1,2. Căn cứ vào hình dạng mặt bằng và góc dốc mái các hệ số khí động xác định theo sơ đồ trong bảng III.3 phụ lục + Nội suy. ; (H1 / L) = 6,1/19,5 = 0,3128 a c =-0,5 e3 c =+0,8 c = - 0,4079 e1 c =-0,4 e2 e 6100 24000 Sơ đồ xác định hệ số khí động Giá trị tính toán của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z so với mốc tiêu chuẩn tác dụng lên 1m2 bề mặt thẳng đứng xác định theo công thức: k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc theo dạng địa hình, áp dụng dạng địa hình B, hệ số k được xác định: + Mức đỉnh cột, cao trình 6,1 m -> k1 =1.0986 + Mức đỉnh mái, cao trình 7,15 m -> k2 =1.1206 Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở xuống chân cột hệ số k lấy: k=k1 =1.0986 Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở lên đỉnh mái hệ số k lấy trung bình: k = (k1 + k2)/2 = (1,0986 + 1,1206)/2 = 1,1096 + Tải trọng gió lên cột: + Phía đón gió: q1tc = w0 .k.C.B = (0,83 x 1,1096 x 0,8)x6 = 4,421 (kN/m) q1tt = γp x q1tc = 1,2 x 4,421 = 5,301 (kN/m) + Phía khuất gió: q2tc = w0 .k.C.B = (0,83 x 1,1096 x 0,5)x6 = 2,763(kN/m) q2tt = γp x q1tc = 1,2 x 2,763 = 3,316 (kN/m) + Tải trọng gió lên mái: Trên thực tế tải này truyền lên khung dưới dạng lực tập trung tại điểm đặt các xà gồ, số lượng lực tập trung > 5 nên ta có thể quy về tải phân bố. + Gió nửa trái: qtc = w0 .k.C.B = (0,83 x 1,1096 x 0,4079 )x6 = 2,254 (kN/m) qtt = γp x qtc = 1,2 x 2,254 = 2,705 (kN/m) + Gió nửa phải: qtc = w0 .k.C.B = (0,83 x 1,1096 x 0,4 )x6 = 2,210 (kN/m) qtt = γp x qtc = 1,2 x 2,210 = 2,652 (kN/m) 5,301 kN/m 3,316 kN/m 2,705 kN/m 2,652 kN/m 5,301 kN/m 3,363kN/m 2,705 kN/m 2,652 kN/m GIÓ TRÁI SANG GIÓ PHẢI SANG 2.3. Hoạt tải cầu trục Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang, các thành phần được xác định như sau: a) áp lực đứng của cầu trục áp lực thẳng đứng lớn nhất do cầu trục truyền lên vai cột Dmax xác định theo đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định được các tung độ yi của đường ảnh hưởng, từ đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột: Σyi = ( 1 + 0,8367 + 0,353 + 0,5167) = 2,7 Dmax = nc. γp .Pmaxtc . Σyi = 0,85 x 1,1 x 46,2 x 2,7 = 116,632 (kN) Dmin = nc. γp .Pmintc . Σyi = 0,85 x 1,1 x 14,4 x 2,7 = 36,353 (kN) Trong đó: nc = 0,85 là hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ nhẹ hoặc trung bình. Điểm đặt của Dmax, Dmin trùng với điểm đặt của dầm cầu trục. Tải này tác dụng lên vai cột khi tính toán ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực tập trung và 1 mômen lệch tâm e = l - 0,5h » 0,55m. + Trị số của mômen lệch tâm tương ứng: Mmax = Dmax x e = 116,632 x 0,55 = 64,148 (kNm) Mmin = Dmin x e = 36,353 x 0,55 = 19,994 (kNm) B=3880 K=2900 P max B=3880 K=2900 980 P max P max P max 6000 6000 1 0.8367 0.353 0.5167 Đường ảnh hưởng phản lực 64,148kNm 116,632kN 36,353 kN 19,994kNm 1800 4300 DMAX LÊN CỘT PHẢI 64,148kNm 116,632kN 36,353 kN 19,994kNm DMAX LÊN CỘT TRÁI Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục b) Lực hãm ngang của cầu trục + Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray: T1tc = 0,5. kf .(Q+Gxe )/ n0 = 0,5.0,1.(63 + 5,90)/2 = 1,723 (kN) Trong đó: kf - hệ số ma sát, lấy bằng 0,1 với cầu trục có móc mềm. Gxe - trọng lượng xe con, tra catalô. Q - sức nâng thiết kế của cầu trục. n0 - số bánh xe cầu trục ở một bên ray + Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm. (giả thiết cách vai cột 1,0 m) T = nc γp Σ T1tc yi = 0,85 x 1,1 x 1,723 x 3,0 = 4,833 (kN) LỰC HÃM LÊN CỘT PHẢI 1800 4300 4,833kN LỰC HÃM LÊN CỘT TRÁI 4,833kN 1800 4300 vi. Xác định nội lực trong khung ngang, tổ hợp nội lực 1. Xác định nội lực Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần mềm SAP 2000. Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu đồ và bảng thống kê nội lực, dữ nguyên quy ước dấu trong phần mềm. Sau khi dùng phầm mềm SAP 2000 để lấy kết quả nội lực với các phương án chất tải khác nhau, hình dạng và trị số của biểu đồ nội lực cho nửa khung bên trái được thể hiện như hình vẽ dưới đây. Đơn vị tính là kN, kN.m. Riêng nội lực do hoạt tải chất cả mái xác định bằng cách cộng nội lực do 2 trường hợp chất hoạt tải mái nửa trái và nửa phải. 2. Tổ hợp nội lực Từ kết quả tính toán nội lực như trên ta tiến hành lập bảng tổ hợp nội lực để tìm ra trường hợp nội lực bất lợi nhất để tính toán tiết diện khung. Với cột ta xét 4 tiết diện: đầu cột, vai cột (2 tiết diện), chân cột. Với xà ngang ta xét 3 tiết diện: đầu xà, 1/3 xà, đỉnh xà. Tại mỗi tiết diện có các trị số M, N, V. + Ta xét 2 loại tổ hợp: - Tổ hợp cơ bản 1: gồm tĩnh tải thường xuyên và 1 hoạt tải - Tổ hợp cơ bản 2: gồm tải trọng thường xuyên và nhiều hoạt tải nhân với hệ số tổ hợp 0,9 Kết quả cụ thể được ghi trong bảng tổ hợp. Biểu đồ momen tĩnh tải Biểu đồ lực cắt tĩnh tải Biểu đồ lực dọc tĩnh tải Biểu đồ lực dọc hoạt tải trái Biểu đồ lực cắt hoạt tảI trái Biểu đồ momen hoạt tải trái Biểu đồ momen hoạt tảI phải Biểu đồ lực cắt hoạt tảI phải Biểu đồ lực dọc hoạt tải phải Biểu đồ lực dọc hoạt tảI mái Biểu đồ lực cắt hoạt tải mái Biểu đồ momen hoạt tải mái Biểu đồ momen gió trái Biểu đồ lực cắt gió trái Biểu đồ lực dọc gió trái Biểu đồ lực dọc gió phải Biểu đồ lực cắt gió phải Biểu đồ momen gió phải Biểu đồ momen Dmax trái Biểu đồ lực cắt Dmax trái Biểu đồ lực dọc Dmax trái Biểu đồ lực dọc Dmax phải Biểu đồ lực cắt Dmax phải Biểu đồ momen Dmax phải Biểu đồ momen Tmax trái Biểu đồ lực cắt Tmax trái Biểu đồ lực dọc Tmax trái Biểu đồ lực dọc Tmax phải Biểu đồ lực cắt Tmax phải Biểu đồ moomen Tmax phải BẢNG THỐNG KÊ NỘI LỰC ( Đơn vị tớnh : KN, KN.m) Cấu kiện Tiết diện Nội lực Phương án chất tải Tĩnh tải Hoạt tải mái trái Hoạt tải mái phải Hoạt tải cả mái Gió trái Gió phải Dmax trỏi Dmax phải T trỏi T phải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Cột Chân cột M -52.31 -15.93 -27.79 -43.72 117.46 -15.33 14.67 26.48 ± 10.37 ± 7.40 N -105.33 -19.18 -6.64 -24.82 29.88 26.36 -127.60 -39.36 ± 0.32 ± 0.32 V -22.64 -9.29 -9.29 -18.58 51.18 -1.57 -4.69 8.93 ± 2.96 ± 1.66 Dưới vai M 45.03 24.02 12.16 36.18 -53.60 33.38 39.26 -11.93 ± 5.34 ± 0.27 N -48.52 -19.18 -6.64 -24.82 29.88 26.36 -127.60 -39.36 ± 0.32 ± 0.32 V -22.64 -9.29 -9.29 -18.58 28.38 12.89 -4.69 8.93 ± 2.96 ± 1.66 Trờn vai M 45.03 24.02 12.16 36.18 -53.60 33.38 -32.02 10.28 ± 5.34 ± 0.27 N -48.52 -19.18 -6.64 -24.82 29.88 26.36 1.99 1.03 ± 0.32 ± 0.32 V -22.64 -9.29 -9.29 -18.58 28.38 12.89 -4.69 8.93 ± 2.96 ± 1.66 Đỉnh cột M 80.37 40.74 28.89 69.62 -96.11 -62.03 -23.58 -5.80 ± 4.01 ± 2.72 N -48.52 -19.18 -6.64 -24.82 29.88 26.36 1.99 1.03 ± 0.32 ± 0.32 V -22.64 -9.29 -9.29 -18.58 27.86 18.95 -4.69 8.93 ± 1.66 ± 1.66 Xà 10,5m Đầu xà M 80.37 40.74 28.89 69.62 -96.11 -62.03 -23.58 5.80 ± 4.01 ± 2.72 N -25.40 -11.15 -9.81 -20.96 21.72 21.48 -4.47 8.99 ± 1.62 ± 1.68 V -26.46 -18.16 -4.69 -22.85 27.86 24.34 2.45 0.14 ± 0.48 ± 0.15 Cuối xà M -47.97 -20.58 -20.58 -41.57 47.24 49.70 2.27 5.80 ± 1.09 ± 1.09 N -25.40 -11.15 -9.81 -20.96 21.72 21.48 -4.47 8.99 ± 1.62 ± 1.68 V 2.25 6.54 -4.69 1.85 -0.69 -3.64 2.45 0.14 ± 0.48 ± 0.15 Cấu kiện Tiết diện Nội lực Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 MMAX NTƯ MMIN NTƯ NMAX MTƯ MMAX NTƯ MMIN NTƯ NMAX MTƯ Cột Chõn cột Tải trọng 1+5 1+4 1+7+9 1+5+8+10 1+4+6 1+4+7+9 M 65.15 -96.03 -48.01 83.90 -105.46 -87.79 N -75.45 -130.15 -233.25 -113.57 -103.94 -242.80 V 28.54 -41.22 -30.29 32.95 -40.78 -46.25 Vai dưới Tải trọng 1+7+9 1+5 1+7+9 1+4+6+7+9 1+5+8+10 1+4+7+9 M 89.66 -8.54 78.98 147.80 -14.16 108.15 N -175.20 -18.64 -175.84 -161.15 -57.34 -185.45 V -24.37 5.74 -30.29 -29.32 9.45 -46.25 Vai trờn Tải trọng 1+4 1+5 1+4 1+4+6+8+10 1+5+7+9 M 81.21 -8.57 81.21 117.13 -36.83 N -73.34 -18.64 -73.34 -45.92 -20.13 V -41.22 5.74 -41.22 -18.23 -3.98 Đỉnh cột Tải trọng 1+4 1+5 1+4 1+5+7+9 M 149.99 -15.74 149.99 -30.96 N -73.34 -18.64 -73.34 -20.13 Q -41.22 5.22 -41.22 -3.28 Xà 10,5m Đầu xà Tải trọng 1+4 1+5 1+4 1+4+8+10 1+5+7+9 1+4+7+9 M 149.99 -15.74 149.99 150.70 -30.96 118.20 N -46.36 -3.68 -46.36 -34.66 -11.33 -49.75 Q -49.31 1.40 -49.31 -46.76 0.39 -45.25 Cuối xà Tải trọng 1+6 1+4 1+4 1+6+8+10 1+4+7+9 M 1.73 -89.54 -89.54 2.96 -84.32 N -3.92 -46.36 -46.36 3.54 -49.75 Q -1.39 4.10 4.10 -0.77 5.69 BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC ( Đơn vị tớnh : KN, KN.m ) vii. thiết kế tiết diện cấu kiện 1. Thiết kế tiết diện cột a) Xác định chiều dài tính toán Chọn phương án cột tiết diện không đổi. Với tỷ số độ cứng của xà và cột đã giả thiết là bằng nhau ta có: Hệ số chiều dài tính toán Vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột xác định theo công thức: Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung (ly) lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà (dầm cầu trục, giằng cột, xà ngang). Gỉa thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ C tại cao trình +2.150 tức là ở vị trí giữa phần cột tính từ mặt móng đến dầm hãm, nên ly = 2,15m Chọn và kiểm tra tiết diện Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán: M = 108,15 (kNm) N = -185,45 (kN) V = -46,25 (kN) Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 1,4,7,9 gây ra Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ đứng Þ Chọn h = 40cm Bề rộng tiết diện cột chọn theo các điều kiện cấu tạo và độ cứng Þ Chọn bf = 20cm Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sơ bộ như sau: Trong đó : h- hệ số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện, lấy h = 1,25 Bề dày bản bụng: Þ Chọn tw =0,6cm. Tiết diện cột như sau: Tiết diện cột Bản cánh: (1 x 20) cm Bản bụng: (0,6x 38) cm * Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn: + Mô men quán tính của tiết diện + Mô men kháng uốn + Bán kính quán tính của tiết diện + Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột + Độ lệch tâm tương đối Trong đó: : độ lệch tâm A : diện tích tiết diện ngang Wx : mô men chống uốn của tiết diện theo trục x-x Tra bảng IV.5 phụ lục – với loại tiết diện số 5, ta có : Với Af / Aw = 0,5: =(1,75 - 0,1.4,08) - 0,02(5 -4,08).1,604 = 1,31 Với Af / Aw 1 : =(1,9-0,1.4,08)- 0,02(6- 4,08).1,604 = 1,43 Với Af / Aw = (1.20)/(0,6.38) = 0,877 ta có =1,339 Từ đó: = 1,339.4,08 =5,463 <20 à Không cần kiểm tra bền. Với =1,604 và = 5,463 ; tra bảng IV.3 phụ lục, nội suy có =0,221 Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra theo công thức: (kN/cm)<=21(kN/cm) Để kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo phương ngoà