Luận văn Kết cấu thép 2

+++ Luận văn Kết cấu thộp 2 Mục Lục Số LIệU THIếT Kế Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với các số liệu cho ở bảng sau: STT L(m) H1(m) Q(T) B(m) i(%) Vùng gió Địa hình 16 27 4,8 5 6 1/8 IIA - A B Từ bảng số liệu trên: -Nhịp khung ngang L = 27m -Cao trình đỉnh ray H1 = 4,8m -Sức nâng cầu trục Q = 5T(nhà có 2 cầu trục hoạt động, chế độ làm việc trung bình) -Bước khung B = 6m -Độ dốc của mái i = 1/8 = 12,5% = 7,1250 -Phân vùng gió IIA-A -chiều dài nhà: 60 m -Vật liệu thép mác CT34s có cường độ: f = 21 kN/cm2 fv = 12 kN/cm2 fc = 32 kN/cm2 -Hàn tay,dùng que hàn N42. -Vật liệu bulông liên kết và bulông neo tự chọn. -Bê tông móng cấp độ bền B20 (M250) I.Thiết kế xà gồ mái. 1.Cấu tạo mái: -Hệ thống mái thiết kế là mái nhẹ. Tải trọng tác dụng lên xà gồ mái gồm tải trọng do các lớp mái truyền xuống, và chịu các hoạt tải sửa chữa mái khi mái hư hỏng hoặc khi mái được bảo dưỡng. + Cấu tạo mái bao gồm các lớp: ãLớp mái: Gồm lớp tôn ngoài cùng, ở giữa là lớp bông thuỷ tinh cách nhiệt và trong cùng là lớp lưới thép bên trong Lớp tôn sóng dày 5mm. Các thông số kỹ thuật của tấm lợp mái(Bao gồm tất cả các lớp) ` Trọng lượng tiêu chuẩn gtc(Kg/m2) g Trọng lượng tính toán gtt(Kg/m2) Lớp tôn múi dày 5 mm 4,68 1,05 4,914 Lớp bông thuỷ tinh 5 1,2 6 Lớp lưới thép bên trong 5 1,05 5,25 Tổng tải trọng 14,68 16,164 • Xà gồ: Ta chọn xà gồ chữ “ C ” là loại xà gồ được chế tạo từ thép cán nguội cho toàn bộ dầm ngang và cột. Chọn khoảng cách giữa các xà gồ là 1,5m. Do xà gồ có độ cứng bé khi chịu uốn theo phương x-x do qy gây nên, vì vậy để tăng độ ổn định ngoài mặt phẳng uốn, ta cấu tạo hệ giằng xà gồ bằng thép tròn có tăng đơ hoặc bulông 16 - 22. Hệ giằng chia đôi nhịp của xà gồ. *Tớnh xà gồ chữ C: Với bước cột B = 6 m ta sơ bộ chọn loại xà gồ: 6CS2,5´070 có các thông số sau: Số hiệu Ix (cm4) x0 (cm) Iy (cm4) D (mm) B (mm) Chiều dầy (mm) Diện tích (cm2) Trọng lượng (kN/m) 6CS2,5´070 195,2 2,04 30,34 150 64 1,8 5,39 0,0419 2. Tải trọng tác dụng lên xà gồ: Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm: tải trọng tôn lợp mái, tải trọng lớp cách nhiệt, tải trọng bản thân xà gồ và tải trọng do hoạt tải sửa chữa mái. ã Tĩnh tải mái: Do trọng lượng kết cấu mái truyền xuống được tính toán và thành lập bảng dưới đây: Các lớp vật liệu mái Hệ số vượt tải Tải trọng tiêu chuẩn(kN/m2) Tải trọng tính toán(kN/m2) Tôn lợp mái - 0,1468 0,185 Xà gồ mái C 1,05 0,0419 0,044 ã Hoạt tải mái: Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995[2],trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái ( mái lợp tôn) là: , Với hệ số vượt tải n =1,3. Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên xà gồ: với . Tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ: 2. Kiểm tra lại xà gồ vừa chọn: Xà gồ dưới tác dụng của lớp mái, trọng lượng bản thân xà gồ và hoạt tải sữa chữa được tính toán như cấu kiện chịu uốn xiên.Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ theo hai phương. Với trục x-x tạo với phương ngang góc (độ dốc i = 12,5%).(cosα = 0,992; sinα = 0,124) Sơ đồ tính xà gồ theo phương x-x và phương y-y Ta có: =407,25 kN.cm =10 kN.cm + Kiểm tra theo điều kiện cường độ: Thoả mãn điều kiện cường độ. + Kiểm tra theo độ võng: Điều kiện: Ta có: Nhận thấy Thoả mãn điều kiện về độ võng. Vậy xà gồ đã chọn thoả mãn yêu cầu. II. Xác định kích thước chính của khung ngang. 1. Theo phương đứng. *Xác định kích theo phương đứng: - Chiều cao H2 từ đỉnh ray cầu trục đến đáy xà ngang: H2 = Hk + b Trong đó: - HK: Chiều cao cầu trục Hk = 870mm - b : Khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang, lấy b = 300 mm ị H2 = 870 + 300 =1170 (mm) Chọn H2= 1,2m - Chiều cao phần cột trên tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Htr = H2 + Hdct + Hr hdct = chọn hdct = 0,7 m Trong đó: - Hdct: Chiều cao của dầm cầu trục, Hdct = 700 (mm) - Hr : Chiều cao của ray, Hr = 300 (mm) ị Htr = 1200 + 700 + 300 = 2200 (mm) - Chiều cao cột tính từ cao trình mặt nền đến đỉnh cột ( dưới đáy xà ngang) là: Hc = H1 + H2+ H3 Trong đó: - H1 : Chiều cao từ mặt nền đến cao độ mặt ray (đề bài cho H1=4,8m) - H3: Phần cột chôn dưới mặt nền, lấy H3 = 0 (mm) Hc = 4800 + 1200 + 0= 6000 (mm) - Chiều cao phần cột dưới tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột: Hd = Hc - Htr = 6000 - 2200 = 3800 (mm) 2. Theo phương ngang. Vì nhà có cầu trục với sức nâng Q=5T< 30T nên coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a = 0) Nhịp của cầu trục là: l = 0,75 m - đối với sức trục < 30 T Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng : Chọn h = 40 cm . Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung : (zmin tra theo catalo cầu trục) 3. Sơ đồ tính khung ngang. Do sức nâng của cầu trục không lớn nên ta chọn phương án cột tiết diện không đổi với độ cứng là I1. Vì nhịp khung là 27m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4,5m. Với đoạn xà dài 4,5m, độ cứng ở đầu xà và cuối xà là I1 và I2 tương ứng (giả thiết độ cứng của xà và cột tại chỗ liên kết xà-cột như nhau). Với đoạn xà dài 9m, độ cứng ở đầu và cuối xà giả thiết bằng I2 (tiết diện không đổi). Giả thiết sơ bộ tỷ số độ cứng (I2+I1 )/I1= 1,23 (tức là tiết diện của các cấu kiện xà và cột được khai báo trong phần mềm SAP2000 chính là các tiết diện được chọn ). Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột khung với móng là ngàm tại mặt móng. Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là liên kết ngàm. 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. Tải trọng tác dụng lên khung ngang. 1.Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) Độ dốc mái i = 12,5%. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng của 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, xà gồ mái lấy bằng 0,15kN/m2 -Trọng lượng bản thân xà ngang lấy sơ bộ bằng 1 KN/m Tổng tĩnh tải phân bố lên tác dụng lên xà ngang : qtt = - Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái chọn là: 0,15 kN/m2,tải trọng này quy về lực tập trung đặt ở hai đầu đỉnh cột như sau: = -Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1 kN/m .Quy thành lực tập trung và mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột: Lực tập chung: Gdct = 1,05.1.6 = 6,3 KN. Mô men: =6,3.(l - 0,5.h) = 6,3.(0,75 - 0,5.0,4) =3,465 KNm Sơ đồ tính toán khung với tải trọng thường xuyên(tĩnh tải) 2.Hoạt tải: 2.1 Hoạt tải sửa chữa mái: Theo TCVN, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chửa mái (mái lợp tôn) là 0,3kN/m2, hệ số vượt tải là 1,3. Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang như hình vẽ: q = (kN/m) Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái 3. Tải trọng gió. Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm 2 thành phần là gió tác dụng vào cột và gió tác dụng trên mái.Theo TCVN 2737-1995[3], phân vùng gió IIA-A có áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 0,83KN/m2, hệ số vượt tải là 1,2. Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc của mái, các hệ số khí động có thể xác định theo sơ đồ trong bảng III.3 phụ lục. Nội suy ta có: => Nội suy tuyến tính được Ce1 = - 0.195 Ce2 = -0,4 ; Ce3 = -0,5 Tải trọng gió tính theo công thức: Với: : là hệ số vượt tải của tải trọng gió lấy 1,2 : là áp lực gió tiêu chuẩn , =0,83 KN/m2 k: Hệ số quy đổi xét đến sự phân bố áp lực gió c: Hệ số khí động B: Bước khung bằng 6 m. Tải trọng gió tác dụng lên cột: Với chiều cao của cột H = 6 m tra bảngIII.2 (Cónội suy) ta được k= 1,092 Phía đón gió: q1 = 1,2.0,83.1,092.0,8.6 = 5,22 KN/m Phía khuất gió: q2 = 1,2.0,83.1,092.0,5.6 = 3,26 KN/m Tải trọng gió tác dụng trên mái: Chiều cao từ nền lên dến đỉnh mái H=6,375m tra bảng III.2 (Có nội suy) ta được k = 1,1 Phía đón gió: q3 = 1,2.0,83.1,1.0,195.6 = 1,28 KN/m. Phía khuất gió: q4 = 1,2.0,83.1,1.0,4.6 = 2,629 KN/m. 4. Hoạt tải cầu trục. Theo bảng II.3 phụ lục, các thông số cầu trục sức nâng 5 tấn như sau: Nhịp Lk(m) Ch.cao Gabarit Hk(mm) Khoảng Cách Zmin(mm) Bềrộng Gabarit Bk(mm) Bềrộng Đáy Kk(mm) Sức trục G(T) T.lượng Xe con Gxe(T) áp.lực Pmax (KN) áp.lực Pmin (KN) 25,5 870 180 4500 3800 9,7 0,495 49,8 23,7 Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang, xác định như sau: Áp lực đứng của cầu trục. Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác định bằng cách dùng 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: Đường ảnh hưởng để xác định Dmax, Dmin Ta có: y1 = 1 Với: nc là hệ số tổ hợp, nc = 0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ nhẹ hoặc trung bình. là hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục, = 1,1 Các lực Dmax và Dmin thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó sẽ lệch tâm so với trục cột là . Trị số của các mô men lệch tâm tương ứng: Mmax = Dmax.e = 116,4.0,55 = 64,02 KN.m Mmin = Dmin.e = 55,398.0.55 = 30,469 KN.m Sơ đồ tính khung với tải trọng đứng của cầu trục b) Lực hãm ngang của cầu trục. Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục lên ray: Với: T0 là lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục, là hệ số ma sát, lấy bằng 0,1 với cầu trục có móc mềm. là số bánh xe ở một bên cầu trục, =2 Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm cách vai cột 0,7 m : Chiều cao đặt lực: 3,8+0,7=4,5 (m) Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cầu trục IV. Xác định nội lực, tổ hợp nội lực. Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần mềm SAP2000 Version 10. Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu đồ và các bảng thống kê nội lực. Dấu của nội lực được lấy theo quy định chung trong Sức bền vật liệu. Quy ước chiều dương của nội lực theo Sức bền vật liệu 1. Sơ đồ tính kết cấu Sơ đồ tính là hệ khung phẳng, các thanh liên kết với nhau bằng các nút cứng và chân cột liên kết ngàm với móng: Sơ đồ tính khung 2.Giả thiết : Tiết diện cột :hc = 50 cm ; bf = 25 cm; tf = 1,0 cm ;tw = 0,6 cm. Tiết diện xà 1 :hx = 50 cm ; bf = 25 cm; tf = 1,0 cm ;tw = 0,6 cm. tiết diện xà 2 :hx = 28 cm ; bf = 25 cm; tf = 1,0 cm ;tw = 0,6 cm. Dưới đây thể hiện với các TH chất tải : Trường hợp chất tải tĩnh tải Hoạt tải mái trái chất tải Hoạt tải mái phải chất tải Hoạt tải cả mái chất tải Chất tải Gió trái sang Chất tải Gió phải sang Chất tải Dmax trái Chất tải Dmax phải Chất tải Lực hãm trái Chất tải Lực hãm phải *Dưới đây thể hiện hình dạng biểu đồ nội lực cho khung với các TH chất tải: Momen do tinh tai (M) Lực dọc do tinh tai (N) Lực cắt do tĩnh tải (V) Momen do hoat tai mỏi trỏi (M) Nội lực do hoạt tải mỏi trỏi (N) Lực cắt do hoạt tải mỏi trỏi (V) Momen do hoạt tải mỏi phải (M) Lực doc do hoạt tải mỏi phải (N) Lực cắt do hoạt tải mỏi phải (V) Momen do hoạt tải cả mỏi (M) Lực dọc do hoạt tải cả mỏi(N) Lực cắt do hoạt tải cả mỏi (V) Momen do hoạt tải giú trỏi (M) Lực dọc do hoạt tải giú trỏi (N) Lực cắt do hoạt tải giú trỏi (V) Momen do hoạt tải giú phải (M) Lực dọc do hoạt tải giú phải (N) Lực cắt do hoạt tải giú phải (V) Momen do Dmax trỏi (M) Lực dọc do Dmax trỏi (N) Lực cắt do Dmax trỏi (V) Momen do Dmax phải (M) Lực dọc do Dmax phải (N) Lực cắt do Dmax phải (V) Momen do lực hóm Tmax trỏi (M) Lực dọc do lực hóm Tmax trỏi (N) Lực cắt do lực hóm Tmax trỏi (V) Momen do lực hóm Tmax phải (M) Lực dọc do lực hóm Tmax phải (N) Lực cắt do lực hóm Tmax phải (V) 3. 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 rường, 1/3 rường, đỉnh rường. Tại mỗi tiết diện có các trị số M, N, Q. 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. V. Thiết kế tiết diện cấu kiện. Thiết kế tiết diện xà ngang. a) Đoạn xà 4,5 m (tiết diện thay đổi). Xỏc định chiều dài tớnh toỏn. Với tỷ số độ cứng của xà và cột đó giả thiết là bằng nhau, ta cú: . Vậy chiều dài tớnh toỏn trong mặt phẳng khung của xà xỏc định theo cụng thức: . Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tớnh toỏn: M = - 245,7 KN. N = - 81,63 KNm. V = 56,16KN. Đõy là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà, trong tổ hợp nội lực do cỏc trường hợp tải trọng 1,4 gõy ra: Mụ men chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang xỏc định theo cụng thức: Chiều cao của tiết diện xà xỏc định từ điều kiện tối ưu về chi phớ vật liệu theo cụng thức sau với bề dày bản bụng xà chọn sợ bộ 0,6 cm: Chọn h = 50 cm. Kiểm tra lại bề dày bản bụng từ điều kiện chịu cắt: Diện tớch tiết diện cần thiết của bản cỏnh xà ngang xỏc định theo cụng thức: Theo cỏc yờu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ, kớch thước tiết diện của bản cỏnh được chọn như sau: Chọn tf = 1,0 cm; bf = 25 cm. Tiết diện xà 4,5 m Tớnh lại cỏc đặc trưng hỡnh học: A = 0,6.48 + 2.(1,0.25) = 78,8cm2; ; . Tra bảng phụ lục IV.5 - với loại tiết diện số 5, ta cú: ; Với ; nội suy 1,165 Khụng cần kiểm tra bền. Tại tiết diện đầu xà cú mụ men uốn và lực cắt cựng tỏc dụng nờn cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xỳc giữa bản cỏnh và bản bụng: Trong đú: . . Ở trờn: Sf là mụ men tĩnh của một cỏnh dầm đối với trục trung hoà x-x: . Vậy: Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cỏnh và bản bụng: Bản bụng khụng bị mất ổn định cục bộ dưới tỏc dụng của ứng suất phỏp (nờn khụng phải đặt sườn dọc). Bản bụng khụng bị mất ổn định cục bộ dưới tỏc dụng của ứng suất tiếp (nờn khụng phải đặt sườn ngang). Bản bụng khụng bị mất ổn định cục bộ dưới tỏc dụng của ứng suất phỏp và ứng suất tiếp (khụng phải kiểm tra cỏc ụ bụng). Vậy tiết diện xà đó chọn là đạt yờu cầu. b) Đoạn xà 9 m (tiết diện khụng đổi). Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tớnh toỏn: M = 71,86 KNm. N = -76,3 KN. V = -9,29 KN. Đõy là cặp nội lực tại tiết diện cuối xà, trong tổ hợp nội lực do cỏc trường hợp tải trọng 1, 4 gõy ra: Mụ men chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang xỏc định theo cụng thức: Chiều cao của tiết diện xà xỏc định từ điều kiện tối ưu về chi phớ vật liệu theo cụng thức sau với bề dày bản bụng xà chọn sợ bộ 0,6 cm: => Chọn h = 28 cm. Kiểm tra lại bề dày bản bụng từ điều kiện chịu cắt: Diện tớch tiết diện cần thiết của bản cỏnh xà ngang xỏc định theo cụng thức: Theo cỏc yờu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ, kớch thước tiết diện của bản cỏnh được chọn như sau: Chọn tf = 1,0 cm; bf = 25 cm. Tiết diện xà 9 m Tớnh lại cỏc đặc trưng hỡnh học: A = 0,6.25 + 2.(1,0.25) = 65cm2; ; . Do xà ngang cú độ dốc nhỏ, nờn ảnh hưởng của lực dọc thường khụng đỏng kể so với mụ men.vỡ vậy tiết diện sẽ được kiểm tra bền theo cụng thức sau: Tương tự trờn, cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xỳc giữa bản cỏnh và bản bụng: Trong đú: . . Ở trờn: Sf là mụ men tĩnh của một cỏnh dầm đối với trục trung hoà x-x: . Vậy: Do tiết diện xà đó chọn cú kớch thước nhỏ hơn đoạn xà 4,5 m (tiết diện xà thay đổi) nờn khụng cần kiểm tra ổn định cục bộ của bản cỏnh và bản bụng. VI. Thiết kế cỏc chi tiết khỏc. 1. Liờn kết cột và xà ngang. Cặp nội lực dựng để tớnh toỏn liờn kết là cặp gõy kộo nhiều nhất cho cỏc bu lụng tại tiết diện đầu xà. Từ bảng tổ hợp chọn được: M = -245,74 KNm. N = -81,63 KN. V = 56,16 KN. Đõy là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do cỏc trường hợp tải trọng 1,4 gõy ra, Trỡnh tự tớnh toỏn như sau: Phân tích liên kết: Liên kết nối đỉnh cột và rường có thể dùng liên kết bulông, liên kết hàn, liên kết đinh tán. Do rường mái có chiều dài lớn nên thường được khuyếch đại trên công trường nên nếu dùng liên kết hàn hoặc đinh tán thì rất khó khăn cho việc thi công và chất lượng đường hàn không đảm bảo. Vì vậy người ta thường dùng liên kết bulông cường độ cao có mặt bích. Một kết cấu khung nhà công nghiệp một tầng có tiết diện chữ I được liên kết khuyếch đại tại công trường bằng bu lông chịu tác dụng như hình vẽ: Như vậy liên kết chịu đồng thời mômen, lực cắt, lực dọc. Qua tham khảo sự phân tích và tính toán của một số nước trên thế giới thấy rằng việc tính toán chịu cắt cơ bản giống nhau nhưng tính toán liên kết chịu mômen thì khác nhau nhiều. Sau đây ta sẽ phân tích sự làm việc của liên kết chịu mômen: Như hình vẽ trên trình bày một liên kết mặt bích với 2 hàng bu lông chịu mômen M. khi chưa chịu tải trọng thì ứng suất nén trên mặt bích và ứng suất kéo trong bu lông do siết chặt là phân bố đều. Khi liên kết chịu mômen thì trên mặt bích diện chịu ứng suất nén giảm. Tiếp tục tăng mômen lớn hơn thì diện chịu ứng suất nén trên mặt bích càng bị thu hẹp lại và làm tăng lực kéo trong bu lông ở dãy ngoài cùng. Khi ứng suất trong bulông ngoài cùng đạt đến trạng thái giới hạn chảy, nếu tiếp tục tăng mômen đến các bulông còn lại trong phần chịu kéo cũng đạt giới hạn chảy. Nếu phân tích dựa trên sự phân bố áp lực (vùng diện tích ứng suất chịu nén và vùng ứng với sự chịu kéo của bulông) ta cần phải xác định trục trung hoà của liên kết. Trục trung hoà nằm trên đường thẳng đi qua trọng tâm tiết diện bao gồm các bu lông ở phía chịu kéo và diện tích phần chịu nén ở phía đối diện. Có nhiều cách quan niệm nhìn nhận khác nhau về vị trí trục trung hoà. ở đây ta tính theo quan điểm của hiệp hội kết cấu Anh Quốc (British construction steel works association) về trục trung hoà (đang áp dụng ở Việt Nam). Cho rằng trục trung hoà đi qua trọng tâm của hàng bu lông ngoài cùng (hàng bu lông chịu kéo ít hơn). a) Tớnh toỏn bu lụng liờn kết. Chọn bu lụng cường độ cao cấp bền 8.8, đường kớnh bu lụng dự kiến là d=24 mm (lỗ loại C). Bố trớ bu lụng thành 2 dóy với khoảng cỏch giữa cỏc bu lụng tuõn thủ cỏc quy định trong bảng I.13 phụ lục (Hỡnh 3.28a). Phớa ngoài của cột bố trớ một cặp sườn gia cường cho mặt bớch với kớch thước lấy như sau: Bề dày: chọn ts = tf = 1cm. Bề rộng (phụ thuộc vào kớch thước của mặt bớch) đ chọn ls = 10,5 cm. Chiều cao: hs =1,5ls = 1,5.10,5 = 15,75 cm đ chọn hs = 16 cm. Khả năng chịu kộo của một bu lụng: [N]tb = ftb.Abn = 40.3,52 = 140,8 KN. Trong đú: ftb – cường độ tớnh toỏn chịu kộo của bu lụng (Bảng I.9 phụ lục), ftb = 400 N/mm2 = 40 KN/cm2; Abn – diện tớch tiết diện thực của thõn bu lụng (Bảng I.11 phụ lục), Abn = 3,52 cm2; Khả năng chịu trượt của một bu lụng cường độ cao: . Trong đú: fhb – cường độ tớnh toỏn chịu kộo của vật liệu bu lụng cường độ cao trong liờn kết ma sỏt, fhb = 0,7fub; fub – cường độ kộo đứt tiờu chuẩn của vật liệu bu lụng (Bảng I.12 phụ lục), fub = 1100 N/mm2 = 110 KN/cm2 (với mỏc thộp 40Cr); A – diện tớch tiết diện của thõn bu lụng, ; gb1 – hệ số điều kiện làm việc của liờn kết, gb1 = 1 do số bu lụng trong liờn kết n = 14>10; m,gb2 – hệ số ma sỏt và hệ số độ tin cậy của liờn kết. Với giả thiết là khụng gia cụng bề mặt cấu kiện nờn theo [1]: m = 0,25, gb2 = 1,7; nf – số lượng mặt ma sỏt của liờn kết, nf = 1. Theo điều 6.2.5 TCXDVN 338-2005[1], trong trường hợp bu lụng chịu cắt và kộo đồng thời thỡ cần kiểm tra cỏc điều kiện chịu cắt và chịu kộo riờng biệt. Ta cú, lực kộo tỏc dụng vào một bu lụng ở dóy ngoài cựng do mụ men và lực dọc phõn vào (do mụ men cú dấu õm nờn coi tõm quay trựng với dóy bu lụng phớa trong cựng): (Ở trờn lấy dấu trừ vỡ N là lực nộn). Do Nbmax = 75,81 KN < [N]tb = 140,8 KN nờn cỏc bu lụng đủ khả năng chịu lực. Kiểm tra khả năng chịu cắt của cỏc bu lụng theo cụng thức sau: . b) Tớnh toỏn mặt bớch. Bề dày mặt bớch xỏc định từ điều kiện chịu uốn: ; . đ chọn t = 2 cm. c) Tớnh toỏn đường hàn liờn kết tiết diện cột (xà ngang) với mặt bớch. Tổng chiều dài tớn