Microsoft power point thep ii - nha cong nghiep nhe -2015 [compatibility mode]

BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP IIBÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP II

GIẢNG VIÊN:NGUYỄN THỊ THANH HÒA

BỘ MÔN: KẾT CẤU THÉP, GỖ

KHOA: XÂY DỰNG

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

11

GIẢNG VIÊN:NGUYỄN THỊ THANH HÒA

BỘ MÔN: KẾT CẤU THÉP, GỖ

KHOA: XÂY DỰNG

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

TÀI LIỆU THAM KHẢOTÀI LIỆU THAM KHẢO

- Phạm Văn Hội (chủ biên). Kết cấu thép 2: Công trình dân dụng vàcông nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1998.

- Phạm Minh Hà, Đoàn Tuyết Ngọc. Thiết kế khung thép nhà côngnghiệp một tầng, một nhịp. Nhà xuất bản Xây dựng, 2008.

- TCVN 5575-2012: Kết cấu thép. Tiêu chuẩn thiết kế.

-TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế.

- Trần Thị Thôn.Thiết kế Nhà thép tiền chế ( Theo quy phạm Hoa KỳAISC-2005/ASD và LRFD ). Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TPHCM.

- Phạm Văn Hội (chủ biên). Kết cấu thép 2: Công trình dân dụng vàcông nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1998.

- Phạm Minh Hà, Đoàn Tuyết Ngọc. Thiết kế khung thép nhà côngnghiệp một tầng, một nhịp. Nhà xuất bản Xây dựng, 2008.

- TCVN 5575-2012: Kết cấu thép. Tiêu chuẩn thiết kế.

-TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế.

- Trần Thị Thôn.Thiết kế Nhà thép tiền chế ( Theo quy phạm Hoa KỳAISC-2005/ASD và LRFD ). Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TPHCM.

22

TÀI LIỆU THAM KHẢOTÀI LIỆU THAM KHẢO

33

NỘI DUNG CHÍNH CỦA HỌC PHẦN KẾT CẤU THÉP 2NỘI DUNG CHÍNH CỦA HỌC PHẦN KẾT CẤU THÉP 2

CHƯƠNG 1: NHÀ CÔNG NGHIỆP THÉP (1 TẦNG – 1 NHỊP)

+ KHÁI NIỆM NHÀ CÔNG NGHIỆP

+ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN NHÀ CÔNG NGHIỆP

+ TÍNH TOÁN NHÀ CÔNG NGHIỆP.

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU THÉP NHỊP LỚN.

+ KẾT CẤU PHẲNG CHỊU LỰC

+ KẾT CẤU KHÔNG GIAN CHỊU LỰC

+ KẾT CẤU MÁI TREO.

44

CHƯƠNG 1: NHÀ CÔNG NGHIỆP THÉP (1 TẦNG – 1 NHỊP)

+ KHÁI NIỆM NHÀ CÔNG NGHIỆP

+ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN NHÀ CÔNG NGHIỆP

+ TÍNH TOÁN NHÀ CÔNG NGHIỆP.

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU THÉP NHỊP LỚN.

+ KẾT CẤU PHẲNG CHỊU LỰC

+ KẾT CẤU KHÔNG GIAN CHỊU LỰC

+ KẾT CẤU MÁI TREO.

CHƯƠNG ICHƯƠNG I -- NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP SỬNHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP SỬDỤNG KHUNG THÉP NHẸDỤNG KHUNG THÉP NHẸ

BÀI 1 - ĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP BẰNG THÉP

BÀI 2 - CẤU TẠO CỦA NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG

BÀI 3 - XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG

BÀI 4 – TÍNH TOÁN XÀ GỒ MÁI

BÀI 5 - TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

BÀI 6 - THIẾT KẾ CẤU KIỆN KHUNG NGANG

BÀI 7 - CHI TIẾT KHUNG NGANG

BÀI 8: DẦM CẦU TRỤC (tiết diện đặc).

55

BÀI 1 - ĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP BẰNG THÉP

BÀI 2 - CẤU TẠO CỦA NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG

BÀI 3 - XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG

BÀI 4 – TÍNH TOÁN XÀ GỒ MÁI


BÀI 6 - THIẾT KẾ CẤU KIỆN KHUNG NGANG

BÀI 7 - CHI TIẾT KHUNG NGANG

BÀI 8: DẦM CẦU TRỤC (tiết diện đặc).

MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ CÔNG TRÌNH NHÀ CÔNG NGHIỆP THÉPMỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ CÔNG TRÌNH NHÀ CÔNG NGHIỆP THÉP

66

77

88

BÀI 1BÀI 1 -- ĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP BẰNG THÉPĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP BẰNG THÉP

I. Đặc điểm chung của kết cấu nhà công nghiệp một tầng

1. Ứng dụng.

Nhà công nghiệp một tầng được dùng làm nhà kho, nhà xưởng với:

Chiều cao lớn: H > 15m.

Khẩu độ lớn: L > 24m.

Bước cột lớn: B > 12m.

Tải trọng lớn: Q > 50T.

2. Hệ kết cấu.

Móng, cột, xà ngang (kèo), xà gồ, tấm lợp, tường bao che, hệ giằng,sườn tường, dầm cầu trục.

99

I. Đặc điểm chung của kết cấu nhà công nghiệp một tầng

1. Ứng dụng.

Nhà công nghiệp một tầng được dùng làm nhà kho, nhà xưởng với:

Chiều cao lớn: H > 15m.

Khẩu độ lớn: L > 24m.

Bước cột lớn: B > 12m.

Tải trọng lớn: Q > 50T.

2. Hệ kết cấu.

Móng, cột, xà ngang (kèo), xà gồ, tấm lợp, tường bao che, hệ giằng,sườn tường, dầm cầu trục.

3. Đặc điểm.

a) Khái niệm cầu trục.

Cầu trục là phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu trong nhà côngnghiệp.

Cầu trục di chuyển gây ra tải trọng động, tải trọng lặp làm kết cấu bịphá hoại mỏi Tải trọng cầu trục là tải trọng quan trọng.

Khi nghiên cứu tải trọng động, tải trọng lặp do cầu trục gây nên, cầnquan tâm xem cầu trục có làm việc thường xuyên hay không, cầu trụccó hay phải vận chuyển với sức nâng lớn nhất hay không. Người ta gọiđó là “Chế độ làm việc của cầu trục”.

Chế độ làm việc của cầu trục khác nhau sẽ gây ảnh hưởng khác nhautới kết cấu. Cần phân loại nhà xưởng theo chế độ làm việc của cầutrục.

1010

3. Đặc điểm.

a) Khái niệm cầu trục.

Cầu trục là phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu trong nhà côngnghiệp.

Cầu trục di chuyển gây ra tải trọng động, tải trọng lặp làm kết cấu bịphá hoại mỏi Tải trọng cầu trục là tải trọng quan trọng.

Khi nghiên cứu tải trọng động, tải trọng lặp do cầu trục gây nên, cầnquan tâm xem cầu trục có làm việc thường xuyên hay không, cầu trụccó hay phải vận chuyển với sức nâng lớn nhất hay không. Người ta gọiđó là “Chế độ làm việc của cầu trục”.

Chế độ làm việc của cầu trục khác nhau sẽ gây ảnh hưởng khác nhautới kết cấu. Cần phân loại nhà xưởng theo chế độ làm việc của cầutrục.

b) Phân loại nhà xưởng theo chế độ làm việc.

- Đối với xưởng sản xuất nhỏ, xưởng cơ khí lắp ráp, sửa chữa thiết bị:

+ Chế độ làm việc nhẹ: (15% thời gian sử dụng).

+ Chế độ làm việc trung bình: (20% thời gian sử dụng).

- Đối với dây chuyền sản xuất lớn, xưởng chế tạo kết cấu và xưởng cánthép, luyện kim.

+ Chế độ làm việc nặng: (40-60% thời gian sử dụng).

+ Chế độ làm việc rất nặng: (hơn 60% thời gian sử dụng).

1111

b) Phân loại nhà xưởng theo chế độ làm việc.

- Đối với xưởng sản xuất nhỏ, xưởng cơ khí lắp ráp, sửa chữa thiết bị:

+ Chế độ làm việc nhẹ: (15% thời gian sử dụng).

+ Chế độ làm việc trung bình: (20% thời gian sử dụng).

- Đối với dây chuyền sản xuất lớn, xưởng chế tạo kết cấu và xưởng cánthép, luyện kim.

+ Chế độ làm việc nặng: (40-60% thời gian sử dụng).

+ Chế độ làm việc rất nặng: (hơn 60% thời gian sử dụng).

II. Phân loại nhà công nghiệp.1. Theo tính năng sử dụng.

Nhà xưởng, nhà kho.2. Theo vật liệu.

Nhà công nghiệp kết cấu bê tông cốt thép.Nhà công nghiệp kết cấu thép.Nhà công nghiệp kết cấu thép kết hợp bê tông cốt thép.

3. Theo số tầng.Nhà công nghiệp một tầng.Nhà công nghiệp nhiều tầng (2 tầng).

4. Theo số nhịp.Nhà công nghiệp một nhịp.Nhà công nghiệp nhiều nhịp.

5. Theo đặc điểm chịu lực.Khung nặng, khung thép nhẹ (khung đặc, khung Zamil)

1212

II. Phân loại nhà công nghiệp.1. Theo tính năng sử dụng.

Nhà xưởng, nhà kho.2. Theo vật liệu.

Nhà công nghiệp kết cấu bê tông cốt thép.Nhà công nghiệp kết cấu thép.Nhà công nghiệp kết cấu thép kết hợp bê tông cốt thép.

3. Theo số tầng.Nhà công nghiệp một tầng.Nhà công nghiệp nhiều tầng (2 tầng).

4. Theo số nhịp.Nhà công nghiệp một nhịp.Nhà công nghiệp nhiều nhịp.

5. Theo đặc điểm chịu lực.Khung nặng, khung thép nhẹ (khung đặc, khung Zamil)

NHÀ CÔNG NGHIỆP BÊ TÔNGNHÀ CÔNG NGHIỆP BÊ TÔNG -- THÉPTHÉP

1313

BÀI 2BÀI 2 -- CẤU TẠO CỦA NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNGCẤU TẠO CỦA NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG

I. Thành phần cấu kiện của nhà công nghiệp

1. Hệ kết cấu chính.

Là hệ kết cấu chịu lực chính, bao gồm móng, cột, vì kèo (cột + vì kèocòn gọi là khung ngang nhà công nghiệp). Hệ kết cấu chính khi tínhtoán chỉ làm việc theo một phương.

2. Hệ giằng.

Vì hệ kết cấu chính chỉ làm việc theo một phương, nên cần có hệ giằngđể tạo độ cứng không gian toàn nhà. Hệ giằng bao gồm giằng mái(giằng cánh trên, giằng cánh dưới, giằng cửa trời, giằng đứng, thanhchống dọc) và giằng cột.

3. Dầm cầu trục.

Dùng để đỡ ray cầu trục.

1414

I. Thành phần cấu kiện của nhà công nghiệp

1. Hệ kết cấu chính.

Là hệ kết cấu chịu lực chính, bao gồm móng, cột, vì kèo (cột + vì kèocòn gọi là khung ngang nhà công nghiệp). Hệ kết cấu chính khi tínhtoán chỉ làm việc theo một phương.

2. Hệ giằng.

Vì hệ kết cấu chính chỉ làm việc theo một phương, nên cần có hệ giằngđể tạo độ cứng không gian toàn nhà. Hệ giằng bao gồm giằng mái(giằng cánh trên, giằng cánh dưới, giằng cửa trời, giằng đứng, thanhchống dọc) và giằng cột.

3. Dầm cầu trục.

Dùng để đỡ ray cầu trục.

têng ®Çu håi

têng baolíi cét

v× kÌo

hÖ gi»ng mãng

dÇm cÇu trôc

cét

cöa trêi

v× kÌogi»ng ®øng

gi»ng cét

sên têng

cétxµ gå

têng bao

tÊm lîp

1515

têng ®Çu håi

têng baolíi cét

v× kÌo

hÖ gi»ng mãng

dÇm cÇu trôc

cét

cöa trêi

v× kÌogi»ng ®øng

gi»ng cét

sên têng

cétxµ gå

têng bao

tÊm lîp

4. Hệ bao che.

Tấm lợp mái, xà gồ, tường bên, tường hồi, hệ sườn tường.

5. Khe nhiệt.

Nhà công nghiệp thường rất dài. Vì thế cần thiết kế khe nhiệt để giảmbớt nội lực sinh ra trong kết cấu do nhiệt độ gây nên.

II. Định hình hoá kích thước nhà công nghiệp.

Bước cột B: Mô đun của 6m: 6m, 12m.

Nhịp L: Mô đun của 3m: 12, 18, 24, 30, 36, 42m.

Nhà dài hơn 200m phải có một khe nhiệt. Khoảng cách giữa các khenhiệt 200m.

Trục định vị cột hồi, cột tại khe nhiệt lùi vào 500mm.

1616

4. Hệ bao che.

Tấm lợp mái, xà gồ, tường bên, tường hồi, hệ sườn tường.

5. Khe nhiệt.

Nhà công nghiệp thường rất dài. Vì thế cần thiết kế khe nhiệt để giảmbớt nội lực sinh ra trong kết cấu do nhiệt độ gây nên.

II. Định hình hoá kích thước nhà công nghiệp.

Bước cột B: Mô đun của 6m: 6m, 12m.

Nhịp L: Mô đun của 3m: 12, 18, 24, 30, 36, 42m.

Nhà dài hơn 200m phải có một khe nhiệt. Khoảng cách giữa các khenhiệt 200m.

Trục định vị cột hồi, cột tại khe nhiệt lùi vào 500mm.

III. Cấu tạo khung nhẹ một tầng một nhịp.Các dạng sơ đồ khung.Khung một nhịp.

a) Nhà không có cầu trục b) Nhà có cầu trụcHình 1. Sơ đồ khung một nhịp

Nhà thi đấu, hăng-ga máy bay, phòng trưng bầy sản phẩm, nhà kho,nhà sản xuất...Nhịp khung thường không vượt quá 60m.Liên kết giữa cột khung với móng có thể là ngàm hoặc khớp.

1717

III. Cấu tạo khung nhẹ một tầng một nhịp.Các dạng sơ đồ khung.Khung một nhịp.

a) Nhà không có cầu trục b) Nhà có cầu trụcHình 1. Sơ đồ khung một nhịp

Nhà thi đấu, hăng-ga máy bay, phòng trưng bầy sản phẩm, nhà kho,nhà sản xuất...Nhịp khung thường không vượt quá 60m.Liên kết giữa cột khung với móng có thể là ngàm hoặc khớp.

Khung một nhịp có cột chống giữa.

Hình 2. Sơ đồ khung một nhịp có cột chống giữa

Nhà kho, nhà điều hành sản xuất, nhà xưởng...

Nhịp kinh tế là khoảng 18 đến 24 m.

Không giới hạn chiều rộng nhà.

Nhạy cảm với hiện tượng lún lệch của móng,

Cột giữa có chiều cao quá lớn

Cột chính thường liên kết ngàm với móng,

Cột giữa có thể liên kết khớp hoặc ngàm với xà ngang.

1818

Khung một nhịp có cột chống giữa.

Hình 2. Sơ đồ khung một nhịp có cột chống giữa

Nhà kho, nhà điều hành sản xuất, nhà xưởng...

Nhịp kinh tế là khoảng 18 đến 24 m.

Không giới hạn chiều rộng nhà.

Nhạy cảm với hiện tượng lún lệch của móng,

Cột giữa có chiều cao quá lớn

Cột chính thường liên kết ngàm với móng,

Cột giữa có thể liên kết khớp hoặc ngàm với xà ngang.

c) Khung tựa.

Hình 3. Sơ đồ khung tựa

Bổ sung cho các công trình đã có, nhưng cần mở rộng,

Phòng đặt các thiết bị, phòng nghỉ cho công nhân, nhà kho...

Không tự đứng vững, phải tựa vào một khung khác với một mái dốc.

Xà ngang của khung tựa thường có liên kết khớp với khung chính.

Nhịp thường không quá 18m.

Cột và xà thường chọn tiết diện không đổi.

1919

c) Khung tựa.

Hình 3. Sơ đồ khung tựa

Bổ sung cho các công trình đã có, nhưng cần mở rộng,

Phòng đặt các thiết bị, phòng nghỉ cho công nhân, nhà kho...

Không tự đứng vững, phải tựa vào một khung khác với một mái dốc.

Xà ngang của khung tựa thường có liên kết khớp với khung chính.

Nhịp thường không quá 18m.

Cột và xà thường chọn tiết diện không đổi.

IV. Hệ giằng trong nhà công nghiệp nhẹ.

Tác dụng.

Chịu lực. Kết hợp với các bộ phận của khung ngang để chịu tải trọngngang tác dụng theo phương dọc nhà (gió và lực hãm cầu trục).

Giảm chiều dài tính toán của xà và cột khung theo phương ngoài mặtphẳng.

Hỗ trợ không gian cho khung ngang.

Tạo thuận lơi cho thi công lắp dựng.

Cấu tạo.

Phân làm hệ giằng mái và hệ giằng cột.

2020

IV. Hệ giằng trong nhà công nghiệp nhẹ.

Tác dụng.

Chịu lực. Kết hợp với các bộ phận của khung ngang để chịu tải trọngngang tác dụng theo phương dọc nhà (gió và lực hãm cầu trục).

Giảm chiều dài tính toán của xà và cột khung theo phương ngoài mặtphẳng.

Hỗ trợ không gian cho khung ngang.

Tạo thuận lơi cho thi công lắp dựng.

Cấu tạo.

Phân làm hệ giằng mái và hệ giằng cột.

HỆ GIẰNG TRONG NHÀ CÔNG NGHIỆPHỆ GIẰNG TRONG NHÀ CÔNG NGHIỆP

2121

2222

2323

2424

a)

b)

c)

dÇmcÇu trôc

cèt nÒn (± 0.000)

cao tr×nh ®Ønh cét

Kh«ng qu¸ 5 buíc cét,

a

b

,Kh«ng qu¸ 5 buíc cét

gi»ng chÐongang nhµ

gi»ng chÐo däc nhµ

thanh gi»ng ®Çu cét

chi tiÕt c

2 lç «van 23x30

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

gi»ng m¸i Ø20

L 100x100x5

chi tiÕt b

3 lç «van 23x30

300

150

150

200

100 100

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

chi tiÕt a

300

150

150

100

100

100

100

100

200

200

200

400

200

200

150

100

150

100

100

200

200

200

100

100

200100 100 225 225

450

chi tiÕt d, e

200100 100

gi»ng cét

L 100x100x5

lç «

van

23x3

0

CHI TIÕT b

CHI TIÕT e

CHI TIÕT d

CHI TIÕT a

121110987654321

1211109876543216000

6000

hÖ gi»ng m¸i

6000600060006000600060006000600060006000

hÖ gi»ng cét

2400

0

6000

6000

6000

6000

6000600060006000600060006000600060006000

CHI TIÕT c

2525

a)

b)

c)

dÇmcÇu trôc

cèt nÒn (± 0.000)



a

b





chi tiÕt c

2 lç «van 23x30

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

gi»ng m¸i Ø20

L 100x100x5

chi tiÕt b

3 lç «van 23x30

300

150

150

200

100 100

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

chi tiÕt a

300

150

150

100

100

100

100

100

200

200

200

400

200

200

150

100

150

100

100

200

200

200

100

100

200100 100 225 225

450

chi tiÕt d, e

200100 100

gi»ng cét

L 100x100x5

lç «

van

23x3

0

CHI TIÕT b

CHI TIÕT e

CHI TIÕT d

CHI TIÕT a

121110987654321

1211109876543216000

6000

hÖ gi»ng m¸i

6000600060006000600060006000600060006000

hÖ gi»ng cét

2400

0

6000

6000

6000

6000

6000600060006000600060006000600060006000

CHI TIÕT c

Hệ giằng mái.

Hệ giằng mái phương ngang nhà.

Cách bố trí.

Hai gian đầu hồi.

Hai gian gần đầu hồi.

Đầu các khối nhiệt độ.

Không quá 5 bước cột.

Tiết diện.

Thép góc.

Thép tròn hoặc cáp thép mạ kẽm đường kính không nhỏ hơn 12 mm.

Thanh chống dọc .

Cách bố trí.

Đỉnh mái.

Đầu xà (cột).

2626

Hệ giằng mái.

Hệ giằng mái phương ngang nhà.

Cách bố trí.

Hai gian đầu hồi.

Hai gian gần đầu hồi.

Đầu các khối nhiệt độ.

Không quá 5 bước cột.

Tiết diện.

Thép góc.

Thép tròn hoặc cáp thép mạ kẽm đường kính không nhỏ hơn 12 mm.

Thanh chống dọc .

Cách bố trí.

Đỉnh mái.

Đầu xà (cột).

Chân cửa mái.

Tiết diện.

Thép hình (thường là thép góc).

Giằng dọc nhà (nhà có cầu trục).

Cách bố trí.

Trên đầu hàng cột.

Tiết diện.

Giống giằng ngang.

Hệ giằng cột.

Cách bố trí.

Trong phạm vi cột trên và cột dưới tại những gian có hệ giằng mái.

Tiết diện.

Q ≤ 15 tấn: Thép tròn đường kính không nhỏ hơn 20mm.

2727

Chân cửa mái.

Tiết diện.

Thép hình (thường là thép góc).

Giằng dọc nhà (nhà có cầu trục).

Cách bố trí.

Trên đầu hàng cột.

Tiết diện.

Giống giằng ngang.

Hệ giằng cột.

Cách bố trí.

Trong phạm vi cột trên và cột dưới tại những gian có hệ giằng mái.

Tiết diện.

Q ≤ 15 tấn: Thép tròn đường kính không nhỏ hơn 20mm.

Q > 15 tấn: Thép hình, thường là thép góc.

Độ mảnh của thanh giằng không được vượt quá 200.

a)

b)

c)

dÇmcÇu trôc

cèt nÒn (± 0.000)



a

b





chi tiÕt c

2 lç «van 23x30

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

gi»ng m¸i Ø20

L 100x100x5

chi tiÕt b

3 lç «van 23x30

300

150

150

200

100 100

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

chi tiÕt a

300

150

150

100

100

100

100

100

200

200

200

400

200

200

150

100

150

100

100

200

200

200

100

100

200100 100 225 225

450

chi tiÕt d, e

200100 100

gi»ng cét

L 100x100x5

lç «

van

23x3

0

CHI TIÕT b

CHI TIÕT e

CHI TIÕT d

CHI TIÕT a

121110987654321

1211109876543216000

6000

hÖ gi»ng m¸i

6000600060006000600060006000600060006000

hÖ gi»ng cét

2400

0

6000

6000

6000

6000

6000600060006000600060006000600060006000

CHI TIÕT c

2828

a)

b)

c)

dÇmcÇu trôc

cèt nÒn (± 0.000)



a

b





chi tiÕt c

2 lç «van 23x30

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

gi»ng m¸i Ø20

L 100x100x5

chi tiÕt b

3 lç «van 23x30

300

150

150

200

100 100

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

chi tiÕt a

300

150

150

100

100

100

100

100

200

200

200

400

200

200

150

100

150

100

100

200

200

200

100

100

200100 100 225 225

450

chi tiÕt d, e

200100 100

gi»ng cét

L 100x100x5

lç «

van

23x3

0

CHI TIÕT b

CHI TIÕT e

CHI TIÕT d

CHI TIÕT a

121110987654321

1211109876543216000

6000

hÖ gi»ng m¸i

6000600060006000600060006000600060006000

hÖ gi»ng cét

2400

0

6000

6000

6000

6000

6000600060006000600060006000600060006000

CHI TIÕT c

a)

b)

c)

dÇmcÇu trôc

cèt nÒn (± 0.000)



a

b





chi tiÕt c

2 lç «van 23x30

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

gi»ng m¸i Ø20

L 100x100x5

chi tiÕt b

3 lç «van 23x30

300

150

150

200

100 100

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

chi tiÕt a30

015

015

0

100

100

100

100

100

200

200

200

400

200

200

150

100

150

100

100

200

20020

010

010

0

200100 100 225 225

450

chi tiÕt d, e

200100 100

gi»ng cét

L 100x100x5

lç «

van

23x3

0

CHI TIÕT b

CHI TIÕT e

CHI TIÕT d

CHI TIÕT a

121110987654321

1211109876543216000

6000

hÖ gi»ng m¸i

6000600060006000600060006000600060006000

hÖ gi»ng cét

2400

0

6000

6000

6000

6000

6000600060006000600060006000600060006000

CHI TIÕT c

2929

a)

b)

c)

dÇmcÇu trôc

cèt nÒn (± 0.000)



a

b





chi tiÕt c

2 lç «van 23x30

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

gi»ng m¸i Ø20

L 100x100x5

chi tiÕt b

3 lç «van 23x30

300

150

150

200

100 100

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

chi tiÕt a30

015

015

0

100

100

100

100

100

200

200

200

400

200

200

150

100

150

100

100

200

20020

010

010

0

200100 100 225 225

450

chi tiÕt d, e

200100 100

gi»ng cét

L 100x100x5

lç «

van

23x3

0

CHI TIÕT b

CHI TIÕT e

CHI TIÕT d

CHI TIÕT a

121110987654321

1211109876543216000

6000

hÖ gi»ng m¸i

6000600060006000600060006000600060006000

hÖ gi»ng cét

2400

0

6000

6000

6000

6000

6000600060006000600060006000600060006000

CHI TIÕT c

a)

b)

c)

dÇmcÇu trôc

cèt nÒn (± 0.000)



a

b





chi tiÕt c

2 lç «van 23x30

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

gi»ng m¸i Ø20

L 100x100x5

chi tiÕt b

3 lç «van 23x30

300

150

150

200

100 100

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

chi tiÕt a

300

150

150

100

100

100

100

100

200

200

200

400

200

200

150

100

150

100

100

200

200

200

100

100

200100 100 225 225

450

chi tiÕt d, e

200100 100

gi»ng cét

L 100x100x5

lç «

van

23x3

0

CHI TIÕT b

CHI TIÕT e

CHI TIÕT d

CHI TIÕT a

121110987654321

1211109876543216000

6000

hÖ gi»ng m¸i

6000600060006000600060006000600060006000

hÖ gi»ng cét

2400

0

6000

6000

6000

6000

6000600060006000600060006000600060006000

CHI TIÕT c

3030

a)

b)

c)

dÇmcÇu trôc

cèt nÒn (± 0.000)



a

b





chi tiÕt c

2 lç «van 23x30

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

gi»ng m¸i Ø20

L 100x100x5

chi tiÕt b

3 lç «van 23x30

300

150

150

200

100 100

L 100x100x5

Ø20gi»ng m¸i

chi tiÕt a

300

150

150

100

100

100

100

100

200

200

200

400

200

200

150

100

150

100

100

200

200

200

100

100

200100 100 225 225

450

chi tiÕt d, e

200100 100

gi»ng cét

L 100x100x5

lç «

van

23x3

0

CHI TIÕT b

CHI TIÕT e

CHI TIÕT d

CHI TIÕT a

121110987654321

1211109876543216000

6000

hÖ gi»ng m¸i

6000600060006000600060006000600060006000

hÖ gi»ng cét

2400

0

6000

6000

6000

6000

6000600060006000600060006000600060006000

CHI TIÕT c

BÀI 3BÀI 3 -- XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANGXÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG

I. Lựa chọn giải pháp kết cấu.

Lựa chọn khung phẳng vì:

Mặt bằng nhà hình chữ nhật, thuận lợi cho việc điển hình hóa kết cấuchịu lực chính. Có thể bố trí nhiều khung phẳng giống nhau.

Khung phẳng dễ khống chế hơn so với khung không gian (thiết kế, chếtạo, lắp đặt), nhờ đó giá thành rẻ hơn.

Sử dụng hệ giằng để chịu lực ngang theo phương đầu hồi.

Tiết diện chữ I tổ hợp hàn cấu tạo từ các bản thép để dễ chế tạo.

Cột và xà có thể chọn tiết diện thay đổi hoặc không đổi.

3131

I. Lựa chọn giải pháp kết cấu.

Lựa chọn khung phẳng vì:

Mặt bằng nhà hình chữ nhật, thuận lợi cho việc điển hình hóa kết cấuchịu lực chính. Có thể bố trí nhiều khung phẳng giống nhau.

Khung phẳng dễ khống chế hơn so với khung không gian (thiết kế, chếtạo, lắp đặt), nhờ đó giá thành rẻ hơn.

Sử dụng hệ giằng để chịu lực ngang theo phương đầu hồi.

Tiết diện chữ I tổ hợp hàn cấu tạo từ các bản thép để dễ chế tạo.

Cột và xà có thể chọn tiết diện thay đổi hoặc không đổi.

Tiết diện cột khung có thể không đổi hoặc thay đổi tuyến tính (cột váthình nêm).

Tiết diện xà ngang:

Do chiều dài của xà ngang lớn, nên chia thành nhiều đoạn, vì thế kếthợp làm vị trí thay đổi tiết diện theo biểu đồ mô men trong xà.

Chiều dài của các đoạn chuyên chở có mô đun 3 m và không nên vượtquá 12 m.

II. Xây dựng mô hình tính.

Mô hình tính là khung phẳng. Các cấu kiện của khung gồm móng, cộtvà xà ngang.

Móng được mô hình hóa thành gối tựa.

3232

Tiết diện cột khung có thể không đổi hoặc thay đổi tuyến tính (cột váthình nêm).

Tiết diện xà ngang:

Do chiều dài của xà ngang lớn, nên chia thành nhiều đoạn, vì thế kếthợp làm vị trí thay đổi tiết diện theo biểu đồ mô men trong xà.

Chiều dài của các đoạn chuyên chở có mô đun 3 m và không nên vượtquá 12 m.

II. Xây dựng mô hình tính.

Mô hình tính là khung phẳng. Các cấu kiện của khung gồm móng, cộtvà xà ngang.

Móng được mô hình hóa thành gối tựa.

Cột và xà được mô hình hóa thành phần tử thanh (do chiều dài cột, xàlớn hơn 10 lần chiều cao tiết diện của chúng).

III. Liên kết.

Giữa cột với xà ngang thường dùng liên kết cứng để tăng độ cứng vàgiảm biến dạng của khung.

Liên kết cột khung với móng có thể là ngàm hoặc khớp.

Liên kết khớp thường dùng để giảm kích thước móng hoặc khi nền đấtyếu để không có mô men ở chân cột.

Liên kết ngàm thường được dùng để tăng độ ổn định cho khung ngangtrong trường hợp khung chịu tải trọng khá lớn (nhà có cầu trục) hoặckhi chiều cao hay nhịp khung lớn.

3333

Cột và xà được mô hình hóa thành phần tử thanh (do chiều dài cột, xàlớn hơn 10 lần chiều cao tiết diện của chúng).

III. Liên kết.

Giữa cột với xà ngang thường dùng liên kết cứng để tăng độ cứng vàgiảm biến dạng của khung.

Liên kết cột khung với móng có thể là ngàm hoặc khớp.

Liên kết khớp thường dùng để giảm kích thước móng hoặc khi nền đấtyếu để không có mô men ở chân cột.

Liên kết ngàm thường được dùng để tăng độ ổn định cho khung ngangtrong trường hợp khung chịu tải trọng khá lớn (nhà có cầu trục) hoặckhi chiều cao hay nhịp khung lớn.

i (%)

Ht

Hd

H

L L

H

Hd

Ht

i (%)

xµI

Icét cétI

Ixµ

3434

a) Cột liên kết khớp với móng b) Cột liên kết ngàm với móng

Hình 2.2. Sơ đồ tính khung ngang

3535

3636

IV. Xác định kích thước hình học của khung ngang.

1. Kích thước phương ngang.

Điều kiện khống chế:

Cầu trục sử dụng loại điển hình để chi phí thấp. Kích thước cầu trục cósẵn. Kích thước nhà phải theo cầu trục.

Mục tiêu:

Xác định L.

Chiều dài các đoạn thay đổi tiết diện (chuyên chở).

3737

IV. Xác định kích thước hình học của khung ngang.

1. Kích thước phương ngang.


Cầu trục sử dụng loại điển hình để chi phí thấp. Kích thước cầu trục cósẵn. Kích thước nhà phải theo cầu trục.

Mục tiêu:

Xác định L.

Chiều dài các đoạn thay đổi tiết diện (chuyên chở).

Độ dốc của mái thường chọn i = (10 ~ 15)% với khung có nhịp dưới60m.

Hình 2.1. Các kích thước chính của khung ngang

1L L1

b K

z

L

Q

i

HH

H

a L

±0.000

a

HH

H

k

21

3

td

3838

Độ dốc của mái thường chọn i = (10 ~ 15)% với khung có nhịp dưới60m.

Hình 2.1. Các kích thước chính của khung ngang

1L L1

b K

z

L

Q

i

HH

H

a L

±0.000

a

HH

H

k

21

3

td

Khoảng cách giữa hai trục định vị (nhịp khung) thường có mô đun 6mhoặc 3m, có thể xác định theo công thức:

(2.1)

Trong đó:

Lk - nhịp của cầu trục, phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng và công nghệ,lấy theo catalô cầu trục;

L1 - khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục, mm với sức trụcdưới 30 tấn, tuỳ thuộc bề rộng nhịp nhà.

a - Khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị, lấy bằng 0 (trục địnhvị trùng với mép ngoài của cột) trong trường hợp nhà không có cầu trụchoặc nhà có cầu trục với sức nâng dưới 30 tấn.

z - Khoảng cách từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột,không được nhỏ hơn khoảng cách zmin trong catalô cầu trục, để bảođảm cho cầu trục không vướng vào cột khi hoạt động.

1K L2LL

3939

Khoảng cách giữa hai trục định vị (nhịp khung) thường có mô đun 6mhoặc 3m, có thể xác định theo công thức:

(2.1)

Trong đó:

Lk - nhịp của cầu trục, phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng và công nghệ,lấy theo catalô cầu trục;

L1 - khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục, mm với sức trụcdưới 30 tấn, tuỳ thuộc bề rộng nhịp nhà.

a - Khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị, lấy bằng 0 (trục địnhvị trùng với mép ngoài của cột) trong trường hợp nhà không có cầu trụchoặc nhà có cầu trục với sức nâng dưới 30 tấn.

z - Khoảng cách từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột,không được nhỏ hơn khoảng cách zmin trong catalô cầu trục, để bảođảm cho cầu trục không vướng vào cột khi hoạt động.

h - Chiều cao tiết diện cột, theo yêu cầu độ cứng thường chọn trongkhoảng 1/15 – 1/20 chiều cao của cột.

2. Theo phương đứng


Chiều cao sử dụng do chủ đầu tư xác định trong nhiệm vụ thiết kế.

Cầu trục hoạt động không được chạm vào mái.

Mục tiêu:

Xác định H3, Ht, Hd, Hm

4040

h - Chiều cao tiết diện cột, theo yêu cầu độ cứng thường chọn trongkhoảng 1/15 – 1/20 chiều cao của cột.

2. Theo phương đứng


Chiều cao sử dụng do chủ đầu tư xác định trong nhiệm vụ thiết kế.

Cầu trục hoạt động không được chạm vào mái.

Mục tiêu:

Xác định H3, Ht, Hd, Hm

Chiều cao của cột, tính từ mặt móng đến đỉnh cột (đáy xà):

(2.2)

(lấy chẵn 100 mm)

H1 - cao trình đỉnh ray, là khoảng cách nhỏ nhất từ mặt nền đến mặt raycầu trục, xác định theo yêu cầu sử dụng và công nghệ;

H2 - chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang,

(2.3)


HK - chiều cao gabarit của cầu trục, là khoảng cách từ mặt ray đếnđiểm cao nhất của cầu trục, lấy theo catalô cầu trục;

321 HHHH

KK2 bHH

4141

Chiều cao của cột, tính từ mặt móng đến đỉnh cột (đáy xà):

(2.2)


H1 - cao trình đỉnh ray, là khoảng cách nhỏ nhất từ mặt nền đến mặt raycầu trục, xác định theo yêu cầu sử dụng và công nghệ;

H2 - chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang,

(2.3)


HK - chiều cao gabarit của cầu trục, là khoảng cách từ mặt ray đếnđiểm cao nhất của cầu trục, lấy theo catalô cầu trục;

KK2 bHH

bk - khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang, lấy không nhỏ hơn 200mm;

H3 - phần cột chôn dưới cốt mặt nền, lấy sơ bộ khoảng 01 m.

Chiều cao của phần cột trên, từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xàngang:

(2.4)

Hdct - chiều cao dầm cầu trục, lấy theo phần thiết kế dầm cầu trục hoặcchọn sơ bộ khoảng 1/8 - 1/10 nhịp dầm;

Hr - chiều cao của ray và đệm, lấy theo quy cách ray hoặc lấy sơ bộkhoảng 200 mm.

Chiều cao của phần cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt trên của vaicột:

(2.5)

rdct2t HHHH

4242

bk - khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang, lấy không nhỏ hơn 200mm;

H3 - phần cột chôn dưới cốt mặt nền, lấy sơ bộ khoảng 01 m.

Chiều cao của phần cột trên, từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xàngang:

(2.4)

Hdct - chiều cao dầm cầu trục, lấy theo phần thiết kế dầm cầu trục hoặcchọn sơ bộ khoảng 1/8 - 1/10 nhịp dầm;

Hr - chiều cao của ray và đệm, lấy theo quy cách ray hoặc lấy sơ bộkhoảng 200 mm.

Chiều cao của phần cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt trên của vaicột:

(2.5)td HHH

V. Giả thiết độ cứng tương đối giữa các cấu kiện EI.

Cách 1: Giả thiết trước sơ bộ tỷ số độ cứng của xà và cột, thôngthường khoảng 1~3.

Cách 2: Giả thiết tiết diện xà và cột.

Tiết diện cột:

Cách kiểm tra giả thiết: Sau khi thiết kế xong, nếu độ cứng xà và cộtkhông chênh quá 30% độ cứng giả thiết ban đầu thì giả thiết được coilà chấp nhận được.

H)20/115/1(h

h)5,03,0(bf

6,0h)100/170/1(tw

E/fbt ff

4343

V. Giả thiết độ cứng tương đối giữa các cấu kiện EI.

Cách 1: Giả thiết trước sơ bộ tỷ số độ cứng của xà và cột, thôngthường khoảng 1~3.

Cách 2: Giả thiết tiết diện xà và cột.

Tiết diện cột:

Cách kiểm tra giả thiết: Sau khi thiết kế xong, nếu độ cứng xà và cộtkhông chênh quá 30% độ cứng giả thiết ban đầu thì giả thiết được coilà chấp nhận được.

h)5,03,0(bf E/fbt ff

wf tt yf l)30/120/1(b

BÀI 4BÀI 4 –– TÍNH TOÁN XÀ GỒ MÁITÍNH TOÁN XÀ GỒ MÁI

1. Cấu tạo:

Xà gồ được làm từ thép tạo hình nguội thành mỏng, tiết diện chữ Choặc Z.

4444

Vì xà gồ có độ cứng nhỏ khi chịu uốn theo phương trong mặt phẳng máinên thường cấu tạo thêm hệ giằng xà gồ bằng thép tròn, đường kính khôngnhỏ hơn 12 mm.

Xà gồ được tính toán như cấu kiện chịu uốn xiên.

Sơ đồ tính là dầm đơn giản hay dầm liên tục, tuỳ thuộc vào cấu tạocủa mối nối xà gồ và của hệ giằng xà gồ.

Tải trọng tác dụng lên xà gồ bao gồm trọng lượng của tấm lợp,trọng lượng bản thân xà gồ và hoạt tải mái (cần kể đến tải trọng gió trongtrường hợp gió bốc mái có trị số lớn).

4545

Vì xà gồ có độ cứng nhỏ khi chịu uốn theo phương trong mặt phẳng máinên thường cấu tạo thêm hệ giằng xà gồ bằng thép tròn, đường kính khôngnhỏ hơn 12 mm.

Xà gồ được tính toán như cấu kiện chịu uốn xiên.

Sơ đồ tính là dầm đơn giản hay dầm liên tục, tuỳ thuộc vào cấu tạocủa mối nối xà gồ và của hệ giằng xà gồ.

Tải trọng tác dụng lên xà gồ bao gồm trọng lượng của tấm lợp,trọng lượng bản thân xà gồ và hoạt tải mái (cần kể đến tải trọng gió trongtrường hợp gió bốc mái có trị số lớn).

Trị số của tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồcó thể xác định theo công thức:

gtcm - trị số tiêu chuẩn của trọng lượng các lớp mái;

gtcxg - trị số tiêu chuẩn của trọng lượng bản thân xà gồ

ptcm - trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái;

γg, γp - các hệ số vượt tải của tĩnh tải và hoạt tải mái;

axg - khoảng cách bố trí xà gồ trên mặt bằng;

α - góc dốc của mái.

tcxg

xgtcm

tcm

tc gcosa

)pg(q

gtcxg

xgp

tcmg

tcm g

cosa

)pg(q

4646

Trị số của tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồcó thể xác định theo công thức:

gtcm - trị số tiêu chuẩn của trọng lượng các lớp mái;

gtcxg - trị số tiêu chuẩn của trọng lượng bản thân xà gồ

ptcm - trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái;

γg, γp - các hệ số vượt tải của tĩnh tải và hoạt tải mái;

axg - khoảng cách bố trí xà gồ trên mặt bằng;


My

My

yq = q.sin

q = q.siny

q B2y

90

q B2x

8

32

B/3B/3B/3

x

B/2 B/2

q = q.cos

B

Mx

y2q B

xµ gå

12-

20gi

»ng

xµ g

å

B

L

xµ ngang

x

x

y

y

yq

q

qx

a)

b)

c)

d)

e)

4747

Hình 2.3. Mặt bằng bố trí và sơ đồ tính xà gồ

My

My

yq = q.sin

q = q.siny

q B2y

90

q B2x

8

32

B/3B/3B/3

x

B/2 B/2

q = q.cos

B

Mx

y2q B

xµ gå

12-

20gi

»ng

xµ g

å

B

L

xµ ngang

x

x

y

y

yq

q

qx

a)

b)

c)

d)

e)

Phân tải trọng theo hai phương

Kiểm tra.

Mx, My - các mô men uốn do qy và qx gây ra tương ứng;

Wx, Wy - các mô men chống uốn của tiết diện xà gồ đối với các trụcquán tính chính;

Δ - độ võng của xà gồ, xác định như sau:

Δx, Δy - các độ võng thành phần do qx và qy gây ra tương ứng.

sinqq;sinqq

cosqq;cosqq

ytctc

y

xtctc

x

cy

y

x

x fWM

WM

2001

BB

4848

Phân tải trọng theo hai phương

Kiểm tra.

Mx, My - các mô men uốn do qy và qx gây ra tương ứng;

Wx, Wy - các mô men chống uốn của tiết diện xà gồ đối với các trụcquán tính chính;

Δ - độ võng của xà gồ, xác định như sau:

Δx, Δy - các độ võng thành phần do qx và qy gây ra tương ứng.

2y

2x


Bao gồm tải trọng thường xuyên (tĩnh tải), hoạt tải thi công hoặc sửachữa mái, tải trọng cầu trục và tải trọng gió.

1. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

a) Trọng lượng của tấm lợp và xà gồ:

Theo catalo của nhà sản xuất hoặc lấy sơ bộ khoảng 0,1-0,15 kN/m2.

b) Trọng lượng bản thân kết cấu và hệ giằng:

Lấy theo các thiết kế tương tự hoặc có thể lấy theo kinh nghiệm khoảng0,15-0,2 kN/m2 mái.

c) Trọng lượng dầm cầu trục:

Xác định theo phần thiết kế dầm cầu trục hoặc theo kinh nghiệmkhoảng 1-2 kN/m với sức trục dưới 30 tấn.

4949


Bao gồm tải trọng thường xuyên (tĩnh tải), hoạt tải thi công hoặc sửachữa mái, tải trọng cầu trục và tải trọng gió.

1. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

a) Trọng lượng của tấm lợp và xà gồ:

Theo catalo của nhà sản xuất hoặc lấy sơ bộ khoảng 0,1-0,15 kN/m2.

b) Trọng lượng bản thân kết cấu và hệ giằng:

Lấy theo các thiết kế tương tự hoặc có thể lấy theo kinh nghiệm khoảng0,15-0,2 kN/m2 mái.

c) Trọng lượng dầm cầu trục:

Xác định theo phần thiết kế dầm cầu trục hoặc theo kinh nghiệmkhoảng 1-2 kN/m với sức trục dưới 30 tấn.

2. Tải trọng tạm thời.

a) Hoạt tải sửa chữa mái

Mái tôn, 0,3 kN/m2, hệ số vượt tải 1,3.

Áp lực đứng của cầu trục.

γp - hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục, γp = 1,1;

nc - hệ số tổ hợp, lấy bằng 0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độlàm việc nhẹ hoặc trung bình; 0,9 - với hai cầu trục chế độ làm việcnặng;

Pmax - áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray, tracatalô cầu trục;

imaxpcmax yPnD

iminpcmin yPnD

5050

2. Tải trọng tạm thời.

a) Hoạt tải sửa chữa mái

Mái tôn, 0,3 kN/m2, hệ số vượt tải 1,3.

Áp lực đứng của cầu trục.

γp - hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục, γp = 1,1;

nc - hệ số tổ hợp, lấy bằng 0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độlàm việc nhẹ hoặc trung bình; 0,9 - với hai cầu trục chế độ làm việcnặng;

Pmax - áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray, tracatalô cầu trục;

iminpcmin yPnD

Pmin - áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray (ởphía cột bên kia):

Q - Sức nâng thiết kế của cầu trục;

G - Trọng lượng toàn bộ cầu trục, tra catalô;

n0 - Số bánh xe cầu trục ở một bên ray;

yi - Tung độ đường ảnh hưởng.

Do áp lực đứng của cầu trục Dmax, Dmin đặt lệch tâm so với trục cột, nêncần kể đến các mô men lệch tâm tương ứng:

e - độ lệch tâm, là khoảng cách từ trục ray cầu trục đến trục cột.

max0

min Pn

)GQ(P

5151

Pmin - áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray (ởphía cột bên kia):

Q - Sức nâng thiết kế của cầu trục;

G - Trọng lượng toàn bộ cầu trục, tra catalô;

n0 - Số bánh xe cầu trục ở một bên ray;

yi - Tung độ đường ảnh hưởng.

Do áp lực đứng của cầu trục Dmax, Dmin đặt lệch tâm so với trục cột, nêncần kể đến các mô men lệch tâm tương ứng:

e - độ lệch tâm, là khoảng cách từ trục ray cầu trục đến trục cột.

eDM maxmax

eDM minmin

CT-1CT-2P

BB

y4

P P P

2y

3y y = 1,0

1

5252

Hình 2.4. Sơ đồ chất tải để xác định Dmax

c) Lực hãm ngang của cầu trục.

2hLae 1

i1pc yTnT

T1 - Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục:(2.19)

T0 - Lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục:(2.20)

Gxc - Trọng lượng xe con, tra catalô;

kf - hệ số ma sát, lấy bằng 0,1 với cầu trục có móc mềm.

Lực hãm ngang tác dụng lên cột khung đặt tại cao trình dầm hãm vàcó thể hướng vào hoặc hướng ra khỏi cột.

3. Tải trọng gió.

γp - Hệ số vượt tải của tải trọng gió, γp = 1,2;

W0 - áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào phân vùng gió;

k - Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vàodạng địa hình;

001 n/TT

)GQ(k5,0T xcf0

5353

T1 - Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục:(2.19)

T0 - Lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục:(2.20)

Gxc - Trọng lượng xe con, tra catalô;

kf - hệ số ma sát, lấy bằng 0,1 với cầu trục có móc mềm.

Lực hãm ngang tác dụng lên cột khung đặt tại cao trình dầm hãm vàcó thể hướng vào hoặc hướng ra khỏi cột.

3. Tải trọng gió.

γp - Hệ số vượt tải của tải trọng gió, γp = 1,2;

W0 - áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào phân vùng gió;

k - Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vàodạng địa hình;

kcBwq 0p

c- hệ số khí động, phụ thuộc vào hình dạng nhà (Hình 2.5);

B - bề rộng diện truyền tải trọng gió vào khung (bước khung).

Hình 2.5. Sơ đồ xác định hệ số khí động

Hệ số quy đổi αH

αH = 1,0 - nếu H ≤ 10m.

αH = 1,04 - nếu 10 < H ≤ 15m.

αH = 1,1 - nếu 15 < H ≤ 20m.

Ce2

Ce3

H

Ce1

giã

Ce

= +

0,8

L

5454

c- hệ số khí động, phụ thuộc vào hình dạng nhà (Hình 2.5);

B - bề rộng diện truyền tải trọng gió vào khung (bước khung).

Hình 2.5. Sơ đồ xác định hệ số khí động

Hệ số quy đổi αH

αH = 1,0 - nếu H ≤ 10m.

αH = 1,04 - nếu 10 < H ≤ 15m.

αH = 1,1 - nếu 15 < H ≤ 20m.

Ce2

Ce3

H

Ce1

giã

Ce

= +

0,8

L

CÁC PHƯƠNG ÁN CHẤT TẢICÁC PHƯƠNG ÁN CHẤT TẢI

Tĩnh tải

1,32 kN/m 1,32 kN/m10,43 kN 10,43 kN

8,4

kN

4,326 kNm

8,4

kN

4,326 kNm

5600

2300

5555

1,32 kN/m 1,32 kN/m10,43 kN 10,43 kN

8,4

kN

4,326 kNm

8,4

kN

4,326 kNm

5600

2300

Hoạt tải mái.

3,12 kN/m

5656

3,12 kN/m

Hoạt tải gió1,657 kN/m 2,49 kN/m

4,74

kN

/m

2,96

3 kN

/m

5757

1,657 kN/m2,49 kN/m

4,74

kN

/m

2,96

3 kN

/m

Áp lực đứng của bánh xe cầu trục

207,

79 k

N107,012 kNm

74,4

6kN

38,35kNm

5858

207,

79 k

N

107,012 kNm

74,4

6kN

38,35kNm

Lực hãm ngang.

7,28 kN6

60

01

30

0

5959

7,28 kN6

60

01

30

0

7,28 kN

66

00

13

00

6060

Tổ hợp tải trọng.

Tổ hợp cơ bản 1: 100%TT + 100%HT

Tổ hợp cơ bản 2: 100%TT + 90%HT1 + 90%HT2...

Nội lực.

Dùng phần mềm hoặc cơ kết cấu để xác định nội lực.

Xác định nội lực của các tổ hợp.

Dựa trên tổ hợp tải trọng để xác định nội lực của các tổ hợp tải trọng.

Với cách tính rút gọn (tổ hợp nội lực) cần phải tuân thủ nguyên tắc:

Luôn có tĩnh tải.

Có T thì phải có D.

Có D thì nên có T.

6161

Tổ hợp tải trọng.

Tổ hợp cơ bản 1: 100%TT + 100%HT

Tổ hợp cơ bản 2: 100%TT + 90%HT1 + 90%HT2...

Nội lực.

Dùng phần mềm hoặc cơ kết cấu để xác định nội lực.

Xác định nội lực của các tổ hợp.

Dựa trên tổ hợp tải trọng để xác định nội lực của các tổ hợp tải trọng.

Với cách tính rút gọn (tổ hợp nội lực) cần phải tuân thủ nguyên tắc:

Luôn có tĩnh tải.

Có T thì phải có D.

Có D thì nên có T.

BẢNG NỘI LỰCBẢNG NỘI LỰC

6262

6363

BÀI 6BÀI 6 -- THIẾT KẾ CẤU KIỆN KHUNG NGANGTHIẾT KẾ CẤU KIỆN KHUNG NGANG

I. Thiết kế cột khung

1. Công thức cơ bản.

a) Kiểm tra bền.

b) Kiểm tra độ cứng.

Khống chế độ mảnh.

Khống chế biến dạng.

cxnn

fWM

AN

6464

I. Thiết kế cột khung






cxnn

fWM

AN

max

c) Kiểm tra ổn định tổng thể.

Trong mặt phẳng khung.

Ngoài mặt phẳng khung.

d) Kiểm tra ổn định cục bộ.

ce

x fA

N

cy

y fAc

N

6565





cbcb

2. Bài toán thiết kế.

Tiết diện tính toán và cặp nội lực nguy hiểm.

Tiết diện tính toán.

Đỉnh cột, chân cột và vai cột (trường hợp không có vai cột đỡ dầm cầutrục thì xác định tại tiết diện giữa cột).

Cặp nội lực tính toán.

M+max và N tương ứng.

M-max và N tương ứng.

Nmax và M tương ứng.

Cặp nội lực chọn tiết diện sơ bộ.

Thớ biên chịu lực nhiều nhất.

6666




Đỉnh cột, chân cột và vai cột (trường hợp không có vai cột đỡ dầm cầutrục thì xác định tại tiết diện giữa cột).

Cặp nội lực tính toán.

M+max và N tương ứng.

M-max và N tương ứng.

Nmax và M tương ứng.

Cặp nội lực chọn tiết diện sơ bộ.

Thớ biên chịu lực nhiều nhất.

2N

hM

Nmax

Chiều dài tính toán.


Cột tiết diện không đổi.

H - chiều dài thực tế của cột, tính từ mặt móng đến đỉnh cột;

μ - hệ số chiều dài tính toán.

Với khung một nhịp có liên kết giữa cột với xà ngang là ngàm

Trường hợp liên kết cột khung với móng là khớp:

Trường hợp liên kết cột khung với móng là ngàm:

Hlx

6767

Chiều dài tính toán.


Cột tiết diện không đổi.

H - chiều dài thực tế của cột, tính từ mặt móng đến đỉnh cột;

μ - hệ số chiều dài tính toán.

Với khung một nhịp có liên kết giữa cột với xà ngang là ngàm

Trường hợp liên kết cột khung với móng là khớp:

Trường hợp liên kết cột khung với móng là ngàm:

n38,012

14,0n56,0n

n - tỷ số độ cứng đơn vị của xà và cột:

Ixà, Icột - mô men quán tính của tiết diện xà và cột.

Cột vát.

μ - xác định tương tự như trường hợp cột tiết diện không đổi;

μ1 - hệ số chiều dài tính toán bổ sung.


Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung lấybằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theophương dọc nhà (giằng cột, dầm cầu trục...).

LH

II

HI:

LIn

cot

xacotxa

Hlx 1

6868

n - tỷ số độ cứng đơn vị của xà và cột:

Ixà, Icột - mô men quán tính của tiết diện xà và cột.

Cột vát.

μ - xác định tương tự như trường hợp cột tiết diện không đổi;

μ1 - hệ số chiều dài tính toán bổ sung.


Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung lấybằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theophương dọc nhà (giằng cột, dầm cầu trục...).

Chọn tiết diện sơ bộ.

Theo công thức Iasinxki

Thay các giá trị

Thu được:

Theo điều kiện cấu tạo.

cx

fWM

AN

85,0

h)35,045,0(A/Wxx

t

h

y t

b

h

x

x

y

f ftw

f

w

6969


Theo công thức Iasinxki

Thay các giá trị

Thu được:

Theo điều kiện cấu tạo.

NhM8,22,225,1

fNA

cyc

H)20/115/1(h

h)5,03,0(bf

6,0h)100/170/1(tw

E/fbt ff

wf tt yf l)30/120/1(b

Đặc trưng hình học của tiết diện.

ffww bt2htA

12h)tb(5,02

12hbI

3wwf

3f

x12bt2

12thI

3ff

3ww

y

A/Ii xx A/Ii yy

xxx i/lyyy i/l

7070

xxx i/lyyy i/l

E/fxx E/fyy

xx W

ANMm

xe mm

Ở trên:

A - diện tích tiết diện cột;

Ix, Iy - các mômen quán tính của tiết diện đối với các trục chính;

ix, iy - các bán kính quán tính của tiết diện đối với các trục chính;

λ x, λy - độ mảnh tính toán của tiết diện cột theo 2 phương x và y;

- các độ mảnh quy đổi theo hai phương x và y;

mx - độ lệch tâm tương đối;

me - độ lệch tâm quy đổi;

η - hệ số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện.

yx ,

7171

Ở trên:


Ix, Iy - các mômen quán tính của tiết diện đối với các trục chính;

ix, iy - các bán kính quán tính của tiết diện đối với các trục chính;

λ x, λy - độ mảnh tính toán của tiết diện cột theo 2 phương x và y;

- các độ mảnh quy đổi theo hai phương x và y;

mx - độ lệch tâm tương đối;

me - độ lệch tâm quy đổi;

η - hệ số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện.

Kiểm tra lại tiết diện đã chọn.

Xem bài toán kiểm tra.

3. Bài toán kiểm tra.

Kiểm tra bền.

A, W - Diện tích và mô men chống uốn thực của tiết diện cột.

Chỉ kiểm tra đối với những cột có tiết diện bị giảm yếu nhiều hoặc khiđộ lệch tâm quy đổi me > 20.

cxnn

fWM

AN

7272




Kiểm tra bền.

A, W - Diện tích và mô men chống uốn thực của tiết diện cột.

Chỉ kiểm tra đối với những cột có tiết diện bị giảm yếu nhiều hoặc khiđộ lệch tâm quy đổi me > 20.



max

7373


Chuyển vị ngang ở đỉnh cột khung nhà công nghiệp một tầng gây ra bởitổ hợp tải trọng tiêu chuẩn ( tĩnh tải + tải trọng gió) phải thỏa mãn:

Nhà không có cầu trục, khi tường bao che bằng tấm tôn kim loại;

Nhà có cầu trục chế độ làm việc nhẹ hoặc trung bình.

100H

7474


Chuyển vị ngang ở đỉnh cột khung nhà công nghiệp một tầng gây ra bởitổ hợp tải trọng tiêu chuẩn ( tĩnh tải + tải trọng gió) phải thỏa mãn:

Nhà không có cầu trục, khi tường bao che bằng tấm tôn kim loại;

Nhà có cầu trục chế độ làm việc nhẹ hoặc trung bình.

300H



φe - hệ số uốn dọc của cấu kiện chịu nén lệch tâm (Bảng IV.3 phụ lục);


φy - hệ số uốn dọc của cấu kiện nén đúng tâm (Bảng IV.2 phụ lục);

c - hệ số xét đến ảnh hưởng của mô men uốn và hình dạng của tiếtdiện đến khả năng ổn định ngoài mặt phẳng của cột.

ce

x fA

N

7575



φe - hệ số uốn dọc của cấu kiện chịu nén lệch tâm (Bảng IV.3 phụ lục);


φy - hệ số uốn dọc của cấu kiện nén đúng tâm (Bảng IV.2 phụ lục);

c - hệ số xét đến ảnh hưởng của mô men uốn và hình dạng của tiếtdiện đến khả năng ổn định ngoài mặt phẳng của cột.

cy

y fAc

N

c5 xác định theo mx = 5; c10 xác định theo mx = 10;

φb - hệ số xác định như đối với dầm thép khi kiểm tra ổn định tổng thể.η - hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện (Bảng IV.5 Phụ lục);

α, β - các hệ số xác định theo bảng 2.1 dưới đây.

Cần lưu ý là độ lệch tâm tương đối mx trong các công thức trên đượctính toán với trị số mô men quy ước M’ xác định như sau:

5m x xm1

c

10mx

xb

y m1

1c

10m5 x )1m2,0(c)m2,02(cc x10x5

7676

c5 xác định theo mx = 5; c10 xác định theo mx = 10;

φb - hệ số xác định như đối với dầm thép khi kiểm tra ổn định tổng thể.η - hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện (Bảng IV.5 Phụ lục);

α, β - các hệ số xác định theo bảng 2.1 dưới đây.

Cần lưu ý là độ lệch tâm tương đối mx trong các công thức trên đượctính toán với trị số mô men quy ước M’ xác định như sau:

)2/M;2/M;M(max'M 21

M1, M2 - trị số của mô men uốn ở hai đầu cột (hoặc đoạn cột) khảo sáttrong cùng tổ hợp tải trọng với tổ hợp dùng để kiểm tra tiết diện cột;

- trị số của mô men uốn tại 1/3 chiều cao của cột (hoặc đoạn cột) kểtừ phía có mô men lớn hơn. được xác định với cùng tổ hợp tải trọngvới M1, M2.

Kiểm tra ổn định cục bộ.

Điều kiện ổn định cục bộ của Bản cánh.

b0 - bề rộng tính toán của bản cánh.

- độ mảnh giới hạn của bản cánh cột. Với cột tiết diện chữ I có

thì

MM

7777

M1, M2 - trị số của mô men uốn ở hai đầu cột (hoặc đoạn cột) khảo sáttrong cùng tổ hợp tải trọng với tổ hợp dùng để kiểm tra tiết diện cột;

- trị số của mô men uốn tại 1/3 chiều cao của cột (hoặc đoạn cột) kểtừ phía có mô men lớn hơn. được xác định với cùng tổ hợp tải trọngvới M1, M2.


Điều kiện ổn định cục bộ của Bản cánh.

b0 - bề rộng tính toán của bản cánh.

- độ mảnh giới hạn của bản cánh cột. Với cột tiết diện chữ I có

thì

f

0

f

0

tb

tb

2/)tb(b wf0

]t/b[ f0

48,0

f/E)1,036,0(]t/b[ f0

Nếu hoặc thì lấy hoặc để tính toán.

Nếu không thoả mãn cần điều chỉnh lại tiết diện bản cánh.

Điều kiện ổn định cục bộ của Bản bụng dưới tác dụng của ứng suấtpháp.

Để bản bụng không bị mất ổn định dưới tác dụng của ứng suất tiếp thìcần thỏa mãn thêm đk:

Nếu không thỏa mãn cần gia cường cho bản bụng cột bằng các cặpsườn ngang (vách cứng).

8,0 4 8,0 4

w

w

w

w

th

th

7878

Nếu hoặc thì lấy hoặc để tính toán.

Nếu không thoả mãn cần điều chỉnh lại tiết diện bản cánh.

Điều kiện ổn định cục bộ của Bản bụng dưới tác dụng của ứng suấtpháp.

Để bản bụng không bị mất ổn định dưới tác dụng của ứng suất tiếp thìcần thỏa mãn thêm đk:

Nếu không thỏa mãn cần gia cường cho bản bụng cột bằng các cặpsườn ngang (vách cứng).

f

E

t

h

w

w 3,2

Bề rộng sườn: mm;

Bề dày sườn: mm;

Khoảng cách sườn: mm.

Dưới tác dụng của ứng suất pháp,

xác định theo bảng dưới.

Nếu không thỏa mãn, cần thay đổi:

- Tăng chiều dày bản bụng.

- Thêm sườn dọc.

- Nếu

bỏ đi phần bản bụng mất ổn định cục bộ và kiểm tra đk ổn định tổng thểvới diện tích A ( của 2 cánh + 2 phần bản bụng còn lại giáp 2 cánh).Nếuthỏa mãn thì coi như cột vẫn đảm bảo đk ổn định cục bộ.

4030hb w

s

E/fb2t ss

wh)35,2(a a

h

b

st

wh

b s

suên ngang,

]t/h[ ww

7979

Bề rộng sườn: mm;

Bề dày sườn: mm;

Khoảng cách sườn: mm.

Dưới tác dụng của ứng suất pháp,

xác định theo bảng dưới.

Nếu không thỏa mãn, cần thay đổi:

- Tăng chiều dày bản bụng.

- Thêm sườn dọc.

- Nếu

bỏ đi phần bản bụng mất ổn định cục bộ và kiểm tra đk ổn định tổng thểvới diện tích A ( của 2 cánh + 2 phần bản bụng còn lại giáp 2 cánh).Nếuthỏa mãn thì coi như cột vẫn đảm bảo đk ổn định cục bộ.

a

h

b

st

wh

b s

suên ngang,

w

w

w

w

w

w

t

h

t

h

t

h.2

8080

Khi đó, tiết diện mới có dạng như hình

C1 - bề rộng của phần bản bụng cột tiếp giáp với bản cánh ( bản bụnghữu dụng).

Cần kiểm tra lại ổn định tổng thể với tiết diện trên (Các đặc trưng hìnhhọc khác giữ nguyên).

w

f

w tff h

b

t

h

t

C1 C1

8181

Khi đó, tiết diện mới có dạng như hình

C1 - bề rộng của phần bản bụng cột tiếp giáp với bản cánh ( bản bụnghữu dụng).

Cần kiểm tra lại ổn định tổng thể với tiết diện trên (Các đặc trưng hìnhhọc khác giữ nguyên).

w

f

w tff h

b

t

h

t

C1 C1

w1ff tC2tb2A

]t/h[t85,0C www1

I. Thiết kế xà ngang.



Bền uốn.

Bền cắt

Ứng suất tương đương.

Ứng suất cục bộ


cxnn

fWM

AN

cvf

8282

I. Thiết kế xà ngang.



Bền uốn.

Bền cắt


Ứng suất cục bộ


c21

21td f15,13

cvf

ccb f


Theo ứng suất tới hạn.

Theo độ mảnh.


ccd

cr fWM

tttt

8383

cbcb




Hai đầu xà.

Đỉnh xà.

Chỗ thay đổi tiết diện.

Cặp nội lực tính toán và chọn tiết diện sơ bộ.

|M|max và N tương ứng.

Vmax.

8484




Hai đầu xà.

Đỉnh xà.

Chỗ thay đổi tiết diện.

Cặp nội lực tính toán và chọn tiết diện sơ bộ.

|M|max và N tương ứng.

Vmax.


k - hệ số cấu tạo, lấy bằng 1,15-1,2

với tiết diện tổ hợp hàn;

tw - bề dày bản bụng, chọn sơ bộ khoảng (0,6-1,2)cm và theo điều kiệnchịu cắt.

Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh có thể xác định theo côngthức:

c

ycx f

MW

w

ycx

tWkh

wt f

fh

b

t

h

t

f

w

h f x

y

y

x

8585


k - hệ số cấu tạo, lấy bằng 1,15-1,2

với tiết diện tổ hợp hàn;

tw - bề dày bản bụng, chọn sơ bộ khoảng (0,6-1,2)cm và theo điều kiệnchịu cắt.

Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh có thể xác định theo côngthức:

w

ycx

tWkh

6,0hf

V23t

cvw

2f

3wwyc

xyc

ffycf h

212ht

2hW)tb(A

Theo các yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ, kích thước tiết diện củabản cánh được chọn như sau:

wf tt

h)51

21(bf

cm)21(t f

8686

cm18;h101bf

f/Et/b ff


Ở trên:


Ix, Wx - các mômen quán tính và mô men kháng uốn của tiết diện đốivới các trục chính;



ffww bt2htA

12h)tb(5,02

12hbI

3wwf

3f

x

8787


Ở trên:


Ix, Wx - các mômen quán tính và mô men kháng uốn của tiết diện đốivới các trục chính;





Bền uốn.

Tiết diện: Các tiết diện.

Điểm: Mép ngoài cánh.

Bền cắt.

Tiết diện: Tiết diện đầu xà ngang (nơi có Vmax).

Điểm: Giữa bản bụng.


Tiết diện: Tiết diện đầu xà, nơi có lực cắt và mô men cùng lớn.

Điểm: Giao giữa bụng và cánh.

cxnn

fWM

AN

cvwx

xmax ftISV

8888



Bền uốn.

Tiết diện: Các tiết diện.


Bền cắt.

Tiết diện: Tiết diện đầu xà ngang (nơi có Vmax).



Tiết diện: Tiết diện đầu xà, nơi có lực cắt và mô men cùng lớn.


c21

21td f15,13

cvwx

xmax ftISV

Sf - mô men tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x.

Ứng suất cục bộ.

Lực tập trung xà gồ gây nên trên xà ngang rất nhỏ nên không cần kiểmtra ứng suất cục bộ.


hh

WM w

x1

wx

f1 tI

VS

8989

Sf - mô men tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x.


Lực tập trung xà gồ gây nên trên xà ngang rất nhỏ nên không cần kiểmtra ứng suất cục bộ.



Do khoảng cách bố trí xà gồ l0 không lớn nên tỷ số l0/bf không vượt quátrị số giới hạn [l0/bf] (xem thép 1 hoặc tiêu chuẩn), vì vậy điều kiện ổnđịnh tổng thể của xà không cần kiểm tra.


Bản cánh.

Nếu không thỏa mãn thì tăng chiều dày cánh.

Bản bụng.

Ứng suất pháp.

cbcb

fE

21

tb

tb

f

0

f

0

9090


Do khoảng cách bố trí xà gồ l0 không lớn nên tỷ số l0/bf không vượt quátrị số giới hạn [l0/bf] (xem thép 1 hoặc tiêu chuẩn), vì vậy điều kiện ổnđịnh tổng thể của xà không cần kiểm tra.


Bản cánh.

Nếu không thỏa mãn thì tăng chiều dày cánh.

Bản bụng.

Ứng suất pháp.

fE

21

tb

tb

f

0

f

0

w

w

w

w

th

th

fE5,5

th

w

w

Thường thỏa mãn, không cần kiểm tra.

Ứng suất tiếp.

Không thỏa mãn cần tăng chiều dày bụng hoặc bố trí thêm sườnngang.

Ứng suất pháp và tiếp.

Không thỏa mãn cần chia ô bản bụng và tính toán theo thép I.

fE2,3

th

w

w

9191

Thường thỏa mãn, không cần kiểm tra.

Ứng suất tiếp.

Không thỏa mãn cần tăng chiều dày bụng hoặc bố trí thêm sườnngang.

Ứng suất pháp và tiếp.

Không thỏa mãn cần chia ô bản bụng và tính toán theo thép I.

fE5,2

th

w

w

BÀI 5BÀI 5 -- CHI TIẾT KHUNG NGANGCHI TIẾT KHUNG NGANG

I. Vai cột.

Tiết diện đối xứng chữ I tổ hợp hàn

Tải trọng: Lực tập trung do áp lực đứng và trọng lượng bản thân dầmcầu trục truyền vào

Chiều cao của bản bụng dầm vai: chọn từ điều kiện chịu lực của haiđường hàn liên kết bản bụng dầm vai với bản cánh cột.

Bề dày bản cánh dầm vai: có thể chọn sơ bộ khoảng (1-2)cm,

Bề rộng: chọn phụ thuộc vào bề rộng của bản cánh cột.

1

F

L- h

M

V

)hL)(GD(M 1dctmax

dctmax GDV

9292

I. Vai cột.

Tiết diện đối xứng chữ I tổ hợp hàn

Tải trọng: Lực tập trung do áp lực đứng và trọng lượng bản thân dầmcầu trục truyền vào

Chiều cao của bản bụng dầm vai: chọn từ điều kiện chịu lực của haiđường hàn liên kết bản bụng dầm vai với bản cánh cột.

Bề dày bản cánh dầm vai: có thể chọn sơ bộ khoảng (1-2)cm,

Bề rộng: chọn phụ thuộc vào bề rộng của bản cánh cột.

1

F

L- h

M

Vdctmax GDV

9393

L

h

h

DÇm cÇu trôc

DÇm vai

suêngia cuêng

,

,

1

1

xx

1-1

th

b

t

dv w

f

bdct

dv

dvw

dvhdv

fdvdv t f

1

D + Gmax dct

9494

L

h

h

DÇm cÇu trôc

DÇm vai

suêngia cuêng

,

,

1

1

xx

1-1

th

b

t

dv w

f

bdct

dv

dvw

dvhdv

fdvdv t f

1

D + Gmax dct

Bề dày bản bụng dầm vai: Xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ dophản lực dầm cầu trục truyền vào:

tdvw - bề dày bản bụng dầm vai;

bdct - bề rộng sườn gối dầm cầu trục, lấy theo phần thiết kế dầmcầutrục hoặc chọn sơ bộ khoảng (20-30) cm;

tdvw - bề dày bản cánh dầm vai, chọn sơ bộ khoảng (1-2) cm;

cdvw

dvfdct

dctmax ft)t2b(

GDc

dvfdct

dctmaxdvw f)t2b(

GDt

9595

Bề dày bản bụng dầm vai: Xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ dophản lực dầm cầu trục truyền vào:

tdvw - bề dày bản bụng dầm vai;

bdct - bề rộng sườn gối dầm cầu trục, lấy theo phần thiết kế dầmcầutrục hoặc chọn sơ bộ khoảng (20-30) cm;

tdvw - bề dày bản cánh dầm vai, chọn sơ bộ khoảng (1-2) cm;



Tiết diện: Gối tựa.

Bền uốn.


Bền cắt.




cdvx

fWM

cvdvw

dvw fh

V23t

9696



Tiết diện: Gối tựa.

Bền uốn.


Bền cắt.




cvdvw

dvw fh

V23t

c21

21td f15,13

dv

dvw

dvx

1 hh

WM

w

dvx

dvf

1 tIVS

Wdvx, Idv

x - mô men chống uốn và mô men quán tính của tiết diện dầmvai;

hdvw - chiều cao bản bụng dầm vai;

Sdvf - mô men tĩnh của một cánh dầm vai đối với trục trung hoà x-x.


Đã kiểm tra ở trên.

Kiểm tra độ cứng.

Dầm vai là dầm côn sơn ngắn, độ cứng thường đảm bảo, không cầnkiểm tra.


Giống dầm thép, nhưng thường đảm bảo, không cần kiểm tra.


Giống dầm thép thông thường.

9797

Wdvx, Idv

x - mô men chống uốn và mô men quán tính của tiết diện dầmvai;

hdvw - chiều cao bản bụng dầm vai;

Sdvf - mô men tĩnh của một cánh dầm vai đối với trục trung hoà x-x.


Đã kiểm tra ở trên.

Kiểm tra độ cứng.

Dầm vai là dầm côn sơn ngắn, độ cứng thường đảm bảo, không cầnkiểm tra.


Giống dầm thép, nhưng thường đảm bảo, không cần kiểm tra.


Giống dầm thép thông thường.

Chiều cao của các đường hàn góc liên kết dầm vai vào cột.

Lực cắt do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu, còn mô men docác đường hàn liên kết ở bản cánh chịu.

Aw, Ww - diện tích tiết diện và mô men chống uốn của các đường hànliên kết dầm vai vào bản cánh cột.

cminw

2

w

2

wtd f

AV

WM

9898

Chiều cao của các đường hàn góc liên kết dầm vai vào cột.

Lực cắt do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu, còn mô men docác đường hàn liên kết ở bản cánh chịu.

Aw, Ww - diện tích tiết diện và mô men chống uốn của các đường hànliên kết dầm vai vào bản cánh cột.

II. Chân cột.

1. Trường hợp chân cột liên kết khớp với móng.

N - lực nén tính toán ở chân cột;

ψ - hệ số lấy bằng 1 khi ứng suất trong bê tông móng là phân bố đều,bằng 0,75 khi ứng suất trong bê tông móng phân bố không đều;

Rb,loc - cường độ tính toán chịu nén cục bộ của bê tông móng,

α - hệ số lấy bằng 1 khi mác bê tông móng không quá B25;

φb - hệ số tăng cường độ của bê tông khi nén cục bộ,

(thường chọn sơ bộ khoảng 1,1-1,2);

loc,b

ycbdbd

ycbd R

N)LB(A

9999

II. Chân cột.

1. Trường hợp chân cột liên kết khớp với móng.

N - lực nén tính toán ở chân cột;

ψ - hệ số lấy bằng 1 khi ứng suất trong bê tông móng là phân bố đều,bằng 0,75 khi ứng suất trong bê tông móng phân bố không đều;

Rb,loc - cường độ tính toán chịu nén cục bộ của bê tông móng,

α - hệ số lấy bằng 1 khi mác bê tông móng không quá B25;

φb - hệ số tăng cường độ của bê tông khi nén cục bộ,

(thường chọn sơ bộ khoảng 1,1-1,2);

bbloc,b RR

5,1A/A3bdmb

Am - diện tích mặt móng;

Abd - diện tích bề mặt của bản đế;

Rb - cường độ nén tính toán của bê tông móng

σ - ứng suất phản lực trong bê tông móng dưới bản đế chân cột.

a)Trường hợp không có sườn gia cường b)Trường hợp có sườn gia cườngbd

bdbd bdt

bdB

bdL

B

L

t

bul«ng neo bul«ng neo,suên

NN

100100

Am - diện tích mặt móng;

Abd - diện tích bề mặt của bản đế;

Rb - cường độ nén tính toán của bê tông móng

σ - ứng suất phản lực trong bê tông móng dưới bản đế chân cột.

a)Trường hợp không có sườn gia cường b)Trường hợp có sườn gia cườngbd

bdbd bdt

bdB

bdL

B

L

t

bul«ng neo bul«ng neo,suên

NN

101101

Bề dày của bản đế xác định từ điều kiện bền uốn của bản đế chịu ứngsuất phản lực của bê tông móng, coi là phân bố đều (xem phần tínhtoán chân cột liên kết ngàm dưới đây).

Bề dày của bản đế chọn không nhỏ hơn 12 mm.

Trường hợp bề dày bản đế quá lớn cần cấu tạo thêm sườn đế.

Bu lông neo chọn theo cấu tạo, đường kính (20-24) mm.

Số lượng bu lông thường chọn 2 hoặc 4 cái, tuỳ thuộc vào kích thướcchân cột.

2. Trường hợp chân cột liên kết ngàm với móng

Cấu tạo gồm bản đế, dầm đế và có thể có thêm các sườn.

Bề rộng và chiều dài của bản đế được chọn trước theo cấu tạo châncột:

102102

Bề dày của bản đế xác định từ điều kiện bền uốn của bản đế chịu ứngsuất phản lực của bê tông móng, coi là phân bố đều (xem phần tínhtoán chân cột liên kết ngàm dưới đây).

Bề dày của bản đế chọn không nhỏ hơn 12 mm.

Trường hợp bề dày bản đế quá lớn cần cấu tạo thêm sườn đế.

Bu lông neo chọn theo cấu tạo, đường kính (20-24) mm.

Số lượng bu lông thường chọn 2 hoặc 4 cái, tuỳ thuộc vào kích thướcchân cột.

2. Trường hợp chân cột liên kết ngàm với móng

Cấu tạo gồm bản đế, dầm đế và có thể có thêm các sườn.

Bề rộng và chiều dài của bản đế được chọn trước theo cấu tạo châncột:

1bd c2bB 2ddbd c2t2hL

V

MN

max

min

,suêndÇm ®Õsuên,

minmax

NM

L

V

B

dÇm ®Õ

bul«ng neo bul«ng neo suên,

c h c

cb

t t

c

d® d®

2 2

11

h d®

l sh s

ts

11c

bc

22

d®d® ttchc

bd

bd

t bd bdt

Lbd

bdB

103103

a) Không có vùng chịu kéo b) Có vùng chịu kéo

Hình 2.14. Cấu tạo chân cột liên kết ngàm với móng

V

MN

max

min

,suêndÇm ®Õsuên,

minmax

NM

L

V

B

dÇm ®Õ

bul«ng neo bul«ng neo suên,

c h c

cb

t t

c

d® d®

2 2

11

h d®

l sh s

ts

11c

bc

22

d®d® ttchc

bd

bd

t bd bdt

Lbd

bdB

6/Le bd 6/Le bd

104104

Chiều dài bản đế thường không nên chọn vượt quá 30 cm so với chiềucao tiết diện cột để kích thước cổ móng không quá lớn.

c1 = 5 ~ 10 cm; c2 = 5 ~ 10 cm; tdd = 0,8 ~ 1,2 cm;

Kiểm tra lại điều kiện ép cục bộ của bê tông móng:

Bề dày của bản đế chân cột được xác định từ điều kiện chịu uốn củabản đế dưới tác dụng của ứng suất phản lực trong bê tông móng.

Mmax - giá trị lớn nhất của mô men uốn trong các ô bản đế:

Mi - trị số của mô men uốn trong ô bản đế thứ i;

loc,b2bdbdbdbdmin

max RLBM6

LBN

105105

Chiều dài bản đế thường không nên chọn vượt quá 30 cm so với chiềucao tiết diện cột để kích thước cổ móng không quá lớn.

c1 = 5 ~ 10 cm; c2 = 5 ~ 10 cm; tdd = 0,8 ~ 1,2 cm;

Kiểm tra lại điều kiện ép cục bộ của bê tông móng:

Bề dày của bản đế chân cột được xác định từ điều kiện chịu uốn củabản đế dưới tác dụng của ứng suất phản lực trong bê tông móng.

Mmax - giá trị lớn nhất của mô men uốn trong các ô bản đế:


c

maxbd f

M6t

2iibi dM


di - nhịp tính toán của ô bản đế thứ i;

σi - ứng suất phản lực của bê tông móng trong ô bản thứ i;

αi - hệ số tra bảng, phụ thuộc vào loại ô bản và tỷ số các cạnh.

Bề dày bản đế thường chọn trong khoảng (1,2-3) cm và không lấy nhỏhơn 1,2 cm.

Dầm đế và các sườn.

Dầm đơn giản hoặc dầm côn sơn.

Tải trọng là ứng suất phản lực trong bê tông móng với diện truyền tảitương ứng.

Bề dày khoảng (0,8-1,2) cm.

Chiều cao theo điều kiện chịu uốn và phải đủ chứa các đường hàn liênkết chúng với thân cột.

106106


di - nhịp tính toán của ô bản đế thứ i;

σi - ứng suất phản lực của bê tông móng trong ô bản thứ i;

αi - hệ số tra bảng, phụ thuộc vào loại ô bản và tỷ số các cạnh.

Bề dày bản đế thường chọn trong khoảng (1,2-3) cm và không lấy nhỏhơn 1,2 cm.

Dầm đế và các sườn.

Dầm đơn giản hoặc dầm côn sơn.

Tải trọng là ứng suất phản lực trong bê tông móng với diện truyền tảitương ứng.

Bề dày khoảng (0,8-1,2) cm.

Chiều cao theo điều kiện chịu uốn và phải đủ chứa các đường hàn liênkết chúng với thân cột.

Bu lông neo.

a) b)

Hình 2.16. Tính toán bu lông neo

y

c/3

c

Träng t©m vïngbª t«ng chÞu nÐn

MN

1

a

min

max

NM

V V

M / L

N / 2 N / 2

M / L

L

b 1 T1b 2

t bd bdt

b

b b

bL

107107

Bu lông neo.

a) b)

Hình 2.16. Tính toán bu lông neo

y

c/3

c

Träng t©m vïngbª t«ng chÞu nÐn

MN

1

a

min

max

NM

V V

M / L

N / 2 N / 2

M / L

L

b 1 T1b 2

t bd bdt

b

b b

bL

108108

109109

110110

Số lượng bu lông tối thiểu là 4 cái.

Vật liệu bu lông có thể là thép các bon hoặc thép hợp kim thấp.

Bu lông neo được tính toán với cặp nội lực gây kéo lớn nhất cho châncột.

Cân bằng mô men đối với trọng tâm vùng bê tông chịu nén

T1 - tổng lực kéo trong thân các bu lông neo ở một phía chân cột;

a, y - khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trọng tâmtiết diện cột và đến trục bu lông neo chịu kéo phía đối diện.

Khi lực dọc là lực kéo:

yNaMT1

111111

Số lượng bu lông tối thiểu là 4 cái.

Vật liệu bu lông có thể là thép các bon hoặc thép hợp kim thấp.

Bu lông neo được tính toán với cặp nội lực gây kéo lớn nhất cho châncột.

Cân bằng mô men đối với trọng tâm vùng bê tông chịu nén

T1 - tổng lực kéo trong thân các bu lông neo ở một phía chân cột;

a, y - khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trọng tâmtiết diện cột và đến trục bu lông neo chịu kéo phía đối diện.

Khi lực dọc là lực kéo:

yNaMT1

2N

LMT

b2

Lb - khoảng cách giữa 2 dãy bu lông neo ở hai biên của bản đế.

Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo

Tmax - trị số lớn hơn trong 2 trị số T1 và T2;

n1 - số bu lông neo ở một phía chân cột;

fba - cường độ tính toán chịu kéo của thép bu lông neo.

Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào bản đế.

Quan niệm mô men và lực dọc do các đường hàn ở bản cánh chịu, cònlực cắt do các đường hàn ở bản bụng chịu.

Cặp nội lực để tính toán đường hàn thường chính là cặp đã dùng đểtính toán các bu lông neo.

ba1

maxycba fn

TA

112112

Lb - khoảng cách giữa 2 dãy bu lông neo ở hai biên của bản đế.

Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo

Tmax - trị số lớn hơn trong 2 trị số T1 và T2;

n1 - số bu lông neo ở một phía chân cột;

fba - cường độ tính toán chịu kéo của thép bu lông neo.

Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào bản đế.

Quan niệm mô men và lực dọc do các đường hàn ở bản cánh chịu, cònlực cắt do các đường hàn ở bản bụng chịu.

Cặp nội lực để tính toán đường hàn thường chính là cặp đã dùng đểtính toán các bu lông neo.

Lực kéo trong bản cánh cột do mô men và lực dọc phân vào:

A, Wx - diện tích tiết diện và mô men chống uốn của tiết diện cột.

Chiều cao của đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng cột với bảnđế:

Ở bản cánh:

Ở bản bụng:

∑l1w - tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở một bảncánh cột (kể cả đường hàn ở dầm đế và sườn nếu có) vào bản đế;

∑l2w - tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết bản bụng cộtvới bản đế;

2N

hMNk

cminww1

kycf )f(l

Nh

113113

Lực kéo trong bản cánh cột do mô men và lực dọc phân vào:

A, Wx - diện tích tiết diện và mô men chống uốn của tiết diện cột.

Chiều cao của đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng cột với bảnđế:

Ở bản cánh:

Ở bản bụng:

∑l1w - tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở một bảncánh cột (kể cả đường hàn ở dầm đế và sườn nếu có) vào bản đế;

∑l2w - tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết bản bụng cộtvới bản đế;

cminww1

kycf )f(l

Nh

cminww2

ycf )f(l

Vh

III. Liên kết cột và xà ngang.

Thông qua mặt bích và các bu lông.

Thường dùng bu lông cường độ cao.

Đường kính bu lông thường chọn d = 16 – 30 mm.

Bố trí thành 2 hoặc 4 hàng.

Hình 2.17. Bố trí bu lông trong liên kết xà với cột khung

1

l

f

w

b b

t

25-30aa a

a

a

a

a

c > 600

a 25-30

t

bb

w

f

l

1

a a

b s

ts

a

a2

a

a c < 600

5 44a a4 3

1

2suên A,,suên B

,suên A

4 4 4

2

1

5 4 3

4

114114

III. Liên kết cột và xà ngang.

Thông qua mặt bích và các bu lông.

Thường dùng bu lông cường độ cao.

Đường kính bu lông thường chọn d = 16 – 30 mm.

Bố trí thành 2 hoặc 4 hàng.

Hình 2.17. Bố trí bu lông trong liên kết xà với cột khung

1

l

f

w

b b

t

25-30aa a

a

a

a

a

c > 600

a 25-30

t

bb

w

f

l

1

a a

b s

ts

a

a2

a

a c < 600

5 44a a4 3

1

2suên A,,suên B

,suên A

4 4 4

2

1

5 4 3

4

Đường kính bulông, mm

Khoảng cách bố trí bu lông, mm

a1 a2 a3 a4 a5 a6

d < 24 105 60 60 100 45 100

d > 24 135 80 60 120 55 120

115115

Trình tự tính toán liên kết

Chọn cặp nội lực nguy hiểm M, N, V từ bảng tổ hợp nội lực, thường làcặp M-

min và N tương ứng.

Chọn loại bu lông phù hợp và căn cứ vào cấu tạo bố trí trước số bulông vào liên kết.

Xác định lực kéo tác dụng vào một bu lông ở dãy ngoài cùng do mômen và lực dọc phân vào (coi tâm quay trùng với dãy bu lông phíatrong cùng):

Trong đó:

hi - khoảng cách từ dãy bu lông thứ trong liên kết đến tâm quay

h1 - khoảng cách giữa 2 dãy bu lông ngoài cùng;

2 - số hàng bu lông

116116

Trình tự tính toán liên kết

Chọn cặp nội lực nguy hiểm M, N, V từ bảng tổ hợp nội lực, thường làcặp M-

min và N tương ứng.

Chọn loại bu lông phù hợp và căn cứ vào cấu tạo bố trí trước số bulông vào liên kết.

Xác định lực kéo tác dụng vào một bu lông ở dãy ngoài cùng do mômen và lực dọc phân vào (coi tâm quay trùng với dãy bu lông phíatrong cùng):

Trong đó:

hi - khoảng cách từ dãy bu lông thứ trong liên kết đến tâm quay

h1 - khoảng cách giữa 2 dãy bu lông ngoài cùng;

2 - số hàng bu lông

nN

h2MhN 2

i

1maxb

Kiểm tra khả năng chịu lực của bu lông liên kết (ở dãy biên ngoàicùng):

Chịu mô men và lực dọc:

Chịu Lực cắt (coi lực cắt phân đều vào các bu lông):

[N]tb, [N]b - khả năng chịu kéo và khả năng chịu trượt của một bu lôngcường độ cao;

V - lực cắt tại tiết diện liên kết, trong cùng tổ hợp với mô men và lựcdọc ở trên;

n - số bu lông trong liên kết.

Nếu không thỏa mãn cần tăng đường kính bu lông hoặc tăng số lượngbu lông.

ctbmaxb ]N[N

cb]N[nV

117117

Kiểm tra khả năng chịu lực của bu lông liên kết (ở dãy biên ngoàicùng):

Chịu mô men và lực dọc:

Chịu Lực cắt (coi lực cắt phân đều vào các bu lông):

[N]tb, [N]b - khả năng chịu kéo và khả năng chịu trượt của một bu lôngcường độ cao;

V - lực cắt tại tiết diện liên kết, trong cùng tổ hợp với mô men và lựcdọc ở trên;

n - số bu lông trong liên kết.

Nếu không thỏa mãn cần tăng đường kính bu lông hoặc tăng số lượngbu lông.

Bề dày bản mặt bích

Thường chọn trong khoảng 1,2 ~ 2,5cm, xác định từ điều kiện cân bằnggiới hạn khi chịu uốn, lấy trị số lớn hơn trong hai trị số sau:

Ni - lực kéo tác dụng lên một bu lông ở dãy thứ i:

b - bề rộng của mặt bích, thường lấy bằng bề rộng bản cánh cột.

Kiểm tra chiều dày bản bụng cột tại chỗ liên kết theo điều kiện chịu cắt:

f)bb(Nb1,1t

1

maxb1

f)hb(Nb

1,1t1

i1

1

imaxbi h

hNN

118118

Bề dày bản mặt bích

Thường chọn trong khoảng 1,2 ~ 2,5cm, xác định từ điều kiện cân bằnggiới hạn khi chịu uốn, lấy trị số lớn hơn trong hai trị số sau:

Ni - lực kéo tác dụng lên một bu lông ở dãy thứ i:

b - bề rộng của mặt bích, thường lấy bằng bề rộng bản cánh cột.

Kiểm tra chiều dày bản bụng cột tại chỗ liên kết theo điều kiện chịu cắt:

1

imaxbi h

hNN

cvx

fw fI

VS23t

Sf - mô men tĩnh của bản cánh cột đối với trục x-x của tiết diện;

Ix - mô men quán tính của tiết diện cột.

Đường hàn liên kết tiết diện cột (xà ngang) với mặt bích.

Tính toán kiểm tra tương tự như đối với đường hàn liên kết tiết diện cộtvới bản đế

l

b

ls

h

, suên A suên B,

tt

A A

NM

MN

V

Vs

s

suên A,suên B,st

sb

1f

w

b b

t

4

3

2

1hh

hh

t©m

qua

y

lh

A-A

Nbmax2N

N3 N4

N1=

119119

l

b

ls

h

, suên A suên B,

tt

A A

NM

MN

V

Vs

s

suên A,suên B,st

sb

1f

w

b b

t

4

3

2

1hh

hh

t©m

qua

y

lh

A-A

Nbmax2N

N3 N4

N1=

Mối nối xà.

a) Không có sườn tăng cứng b) Có sườn tăng cứng

Hình 2.19. Bố trí bu lông trong mối nối xà ngang

a 2a

aaa

aa

a

a

aa

a

l

1

fbb b

bf

1

1 1

1 1

suên A,

c <

600

52

35

23

suên B,

44

25a

aa 3

25

aa

3a

c >

600

120120

Mối nối xà.

a) Không có sườn tăng cứng b) Có sườn tăng cứng

Hình 2.19. Bố trí bu lông trong mối nối xà ngang

a 2a

aaa

aa

a

a

aa

a

l

1

fbb b

bf

1

1 1

1 1

suên A,

c <

600

52

35

23

suên B,

44

25a

aa 3

25

aa

3a

c >

600

Mặt bích và bu lông cường độ cao.

Đường kính bulông, mm

Khoảng cách bố trí bu lông, mm

a1 a2 a3 a4 a5 a6

d < 24 105 60 60 100 45 100

d > 24 135 80 60 120 55 120

121121

N

MV N

M

b f1b

1-1

1

1

suên B,

V

h

h

h

3

2

1htw

suên A,

, suên A

l

t©m quay

=1N

3N

N2

bmaxN

Mối nối đỉnh xà.

Hình 2.21. Cấu tạo mối nối đỉnh xà

Lưu ý: tại đỉnh xà ngang nội lực do mô men, lực dọc và lực cắt phân vàocác bu lông không dọc thân nên cần quy đổi thành các lực tác dụng dọcthân bu lông (thành phần hình chiếu lên phương ngang)

N M

V

l

, suên A

suên A,

wt

h

2

2

suên B,VM

N

1

2

3

h

h

h

2-2

t©m quay

b1fb

, suên B

Nbmax

2N

N3

N1=

122122

Mối nối đỉnh xà.

Hình 2.21. Cấu tạo mối nối đỉnh xà

Lưu ý: tại đỉnh xà ngang nội lực do mô men, lực dọc và lực cắt phân vàocác bu lông không dọc thân nên cần quy đổi thành các lực tác dụng dọcthân bu lông (thành phần hình chiếu lên phương ngang)

N M

V

l

, suên A

suên A,

wt

h

2

2

suên B,VM

N

1

2

3

h

h

h

2-2

t©m quay

b1fb

, suên B

Nbmax

2N

N3

N1=


V. Liên kết bản cánh với bản bụng cột và xà ngang.

Chịu lực cắt lớn nhất trong các tiết diện của cột hay xà ngang.

ctb2i

1maxb ]N[

nsinV

ncosN

h2MhN

cb]N[n

sinNcosV

123123


V. Liên kết bản cánh với bản bụng cột và xà ngang.

Chịu lực cắt lớn nhất trong các tiết diện của cột hay xà ngang.

cminwx

fmaxycf )f(I2

SVh

BÀI 7: DẦM CẦU TRỤC (tiết diện đặc).BÀI 7: DẦM CẦU TRỤC (tiết diện đặc).

I. Kết cấu đỡ cầu trục

Làm kết cấu đỡ và làm đường chạy cho cầu trục, chịu toàn bộ lực thẳngđứng và hãm ngang của cầu trục.

1. Các bộ phận kết cấu đỡ cầu trục

- Thông thường kết cấu cầu trục, bao gồm:

(1) dầm (giàn) cầu trục để chịu tải trọng thẳng đứng,

(2) KC hãm (dầm hoặc giàn) để chịu tải trọng ngang

(3) ray cầu trục

124124

I. Kết cấu đỡ cầu trục

Làm kết cấu đỡ và làm đường chạy cho cầu trục, chịu toàn bộ lực thẳngđứng và hãm ngang của cầu trục.

1. Các bộ phận kết cấu đỡ cầu trục

- Thông thường kết cấu cầu trục, bao gồm:

(1) dầm (giàn) cầu trục để chịu tải trọng thẳng đứng,

(2) KC hãm (dầm hoặc giàn) để chịu tải trọng ngang

(3) ray cầu trục

125125

- Dầm cầu trục là bộ phận chịu lực chủ yếu, tiết diện có dạng:

(1) Đặc (tiết diện chữ I định hình hoặc từ ba bản thép), và

(2) Rỗng (dùng khi nhịp lớn, tải trọng nhẹ với sức trục đến Q=30t, tiết kiệmtừ 15-20% vật liệu so với dầm đặc);

- Sơ đồ tính có thể đơn giản hoặc liên tục, dầm liên tục tiết kiệm 12-15% vậtliệu nhưng lắp ráp khó, chịu ảnh hưởng của chuyển vị gối tựa và biến dạngnhiệt.

126126

- Dầm cầu trục là bộ phận chịu lực chủ yếu, tiết diện có dạng:

(1) Đặc (tiết diện chữ I định hình hoặc từ ba bản thép), và

(2) Rỗng (dùng khi nhịp lớn, tải trọng nhẹ với sức trục đến Q=30t, tiết kiệmtừ 15-20% vật liệu so với dầm đặc);

- Sơ đồ tính có thể đơn giản hoặc liên tục, dầm liên tục tiết kiệm 12-15% vậtliệu nhưng lắp ráp khó, chịu ảnh hưởng của chuyển vị gối tựa và biến dạngnhiệt.

2. Tải trọng

- Tải trọng truyền lên kết cấu đỡ thông qua các bánh xe cầu trục, có thể haihoặc bốn bánh:

trong đó:

Pmax - áp lực thẳng đứng lớn nhất ở một bánh xe;

k1, k2 - hệ số động lực, kể đến thay đổi vận tốc của cầu trục và sự khôngbằng phẳng của ray, lấy theo bảng tra;

n - hệ số độ tin cậy, n= 1,1;

nc - hệ số tổ hợp, khi tính với hai cầu trục nc=0,85 khi chế độ làm việc nhẹvà trung bình, nc=0,95 khi chế độ làm việc nặng và rất nặng;

T1 - xác định theo công thức như ở phần khung;127127

2. Tải trọng

- Tải trọng truyền lên kết cấu đỡ thông qua các bánh xe cầu trục, có thể haihoặc bốn bánh:

trong đó:

Pmax - áp lực thẳng đứng lớn nhất ở một bánh xe;

k1, k2 - hệ số động lực, kể đến thay đổi vận tốc của cầu trục và sự khôngbằng phẳng của ray, lấy theo bảng tra;

n - hệ số độ tin cậy, n= 1,1;

nc - hệ số tổ hợp, khi tính với hai cầu trục nc=0,85 khi chế độ làm việc nhẹvà trung bình, nc=0,95 khi chế độ làm việc nặng và rất nặng;

T1 - xác định theo công thức như ở phần khung;

II. Dầm cầu trục tiết diện đặc

Cấu tạo

- Dạng tiết diện phụ thuộc vào tải trọng, nhịp và chế độ làm việc của cầutrục (I định hình hoặc tổ hợp), có gia cường cánh trên bằng thép bản hoặcthép góc để chịu lực ngang T;

- Để giảm chi phí, cầu trục được thiết kế từ hai loại thép (bụng bằng thépcácbon thấp, cánh bằng thép hợp kim thấp);

- Trong một số trường hợp dùng bản thép thẳng đứng hoặc chống xiên đểgia cường cánh trên hoặc dùng dầm hai bản bụng nhằm làm giảm ứng suấtcục bộ trong bản bụng và tăng khả năng chống xoắn của dầm;

128128

II. Dầm cầu trục tiết diện đặc

Cấu tạo

- Dạng tiết diện phụ thuộc vào tải trọng, nhịp và chế độ làm việc của cầutrục (I định hình hoặc tổ hợp), có gia cường cánh trên bằng thép bản hoặcthép góc để chịu lực ngang T;

- Để giảm chi phí, cầu trục được thiết kế từ hai loại thép (bụng bằng thépcácbon thấp, cánh bằng thép hợp kim thấp);

- Trong một số trường hợp dùng bản thép thẳng đứng hoặc chống xiên đểgia cường cánh trên hoặc dùng dầm hai bản bụng nhằm làm giảm ứng suấtcục bộ trong bản bụng và tăng khả năng chống xoắn của dầm;

2. Tính toán nội lực trong dầm

Xác định Mômen và lực cắt lớn nhất trong dầm cầu trục.

Nội lực tính toán do áp lực thẳng đứng P gây ra

Mô men uốn tính toán (Mx) và lực cắt tính toán (Vx) được xác định do hai cầu trụcmang vật năng gần nhau. Vì tải trọng di động nên cần phải tìm vị trí của tải trọng gâyra nội lực lớn nhất; Dùng phương pháp đường ảnh hưởng hoặc dựa theo nguyên tắcVinkle.

- Mômen Mmax sẽ xuất hiện khi hợp lực của tất cả các lực đối xứng qua điểm giữadầm với một bánh xe cầu trục, tại tiết diện có P đạt giá trị Mmax;

129129

2. Tính toán nội lực trong dầm

Xác định Mômen và lực cắt lớn nhất trong dầm cầu trục.

Nội lực tính toán do áp lực thẳng đứng P gây ra

Mô men uốn tính toán (Mx) và lực cắt tính toán (Vx) được xác định do hai cầu trụcmang vật năng gần nhau. Vì tải trọng di động nên cần phải tìm vị trí của tải trọng gâyra nội lực lớn nhất; Dùng phương pháp đường ảnh hưởng hoặc dựa theo nguyên tắcVinkle.

- Mômen Mmax sẽ xuất hiện khi hợp lực của tất cả các lực đối xứng qua điểm giữadầm với một bánh xe cầu trục, tại tiết diện có P đạt giá trị Mmax;

- Lực cắt Vmax trong dầm đơn giản xuất hiện khi có một trong các lực đặttrực tiếp vào gối còn các lực khác đặt gần gối nhất;

- Trong dầm liên tục để tìm nội lực tính toán cần vẽ đường ảnh hưởngMômen và lực cắt cho các tiết diện của dầm.

- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục và hoạt tải sửa chữa:

; ;

- Hệ số; =1,03; 1,05; 1.08 ứng với nhịp dầm B=6; 12; 18m

b) Nội lực tính toán do lực hãm ngang T gây ra:

- Do điểm đặt của T cùng vị trí với áp lực thẳng đứng P;

- Mômen uốn tính toán (My) và lực cắt tính toán (Vy) do T gây ra:

,

x maxM M x maxV .V

130130

- Lực cắt Vmax trong dầm đơn giản xuất hiện khi có một trong các lực đặttrực tiếp vào gối còn các lực khác đặt gần gối nhất;

- Trong dầm liên tục để tìm nội lực tính toán cần vẽ đường ảnh hưởngMômen và lực cắt cho các tiết diện của dầm.

- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục và hoạt tải sửa chữa:

; ;

- Hệ số; =1,03; 1,05; 1.08 ứng với nhịp dầm B=6; 12; 18m

b) Nội lực tính toán do lực hãm ngang T gây ra:

- Do điểm đặt của T cùng vị trí với áp lực thẳng đứng P;

- Mômen uốn tính toán (My) và lực cắt tính toán (Vy) do T gây ra:

,y max

TM M

P y max

TV V

P

3. Chọn tiết diện dầm

Tính mômen chống uốn yêu cầu Wyc:

Tính chiều cao hmin:

Tính chiều cao kinh tế hkt, để quyết định chiều cao dầm.

- Chọn tiết diện cánh dầm, bản bụng dầm, dầm hãm (hoặc giàn hãm) và cấutạo tiết diện dầm.

maxyc 2

M 1W

f (1,5 2,5)kN / cm 0,9

tcmin

tt

M5 f.L Lh

24 E M

131131

3. Chọn tiết diện dầm

Tính mômen chống uốn yêu cầu Wyc:

Tính chiều cao hmin:

Tính chiều cao kinh tế hkt, để quyết định chiều cao dầm.

- Chọn tiết diện cánh dầm, bản bụng dầm, dầm hãm (hoặc giàn hãm) và cấutạo tiết diện dầm.

tcmin

tt

M5 f.L Lh

24 E M

4. Kiểm tra tiết diện dầm về độ bềnứng suất pháp trên tiết diện xác định:

trong đó:

Mxo, Myo - mômen uốn với trục quán tính chính xo-xo và yo-yo;

B - Bimômen;

Ixo, Iyo - mômen uốn với trục quán tính chính xo-xo và yo-yo;

xo, yo, - các toạ độ thẳng và toạ đô quạt;

a) Kiểm tra ứng suất ở tiết diện cánh trên và cánh dưới

* Đối với dầm hãm: Đơn giản tải trọng thẳng đứng gây Mx do dầm cầu trục chịu; tảitrọng ngang gây My do dầm hãm chịu:

yoxoo o

xo yo

MM By x

I I I

132132

4. Kiểm tra tiết diện dầm về độ bềnứng suất pháp trên tiết diện xác định:

trong đó:

Mxo, Myo - mômen uốn với trục quán tính chính xo-xo và yo-yo;

B - Bimômen;

Ixo, Iyo - mômen uốn với trục quán tính chính xo-xo và yo-yo;

xo, yo, - các toạ độ thẳng và toạ đô quạt;

a) Kiểm tra ứng suất ở tiết diện cánh trên và cánh dưới

* Đối với dầm hãm: Đơn giản tải trọng thẳng đứng gây Mx do dầm cầu trục chịu; tảitrọng ngang gây My do dầm hãm chịu:

đối với cánh trên dầm cầu trục;

đối với cánh dưới;

trong đó:

c - hệ số điều kiện làm việc;

, - mômen chống uốn với trục x của tiết diện thu hẹp dầm cầutrục tại thớ trên (A) và thớ dưới (B);

- Mômen chống uốn với trục y của tiết diện dầm hãm tại điểm (A);

yxt cA A

x y.th

MMf.

W W

133133

đối với cánh trên dầm cầu trục;

đối với cánh dưới;

trong đó:

c - hệ số điều kiện làm việc;

, - mômen chống uốn với trục x của tiết diện thu hẹp dầm cầutrục tại thớ trên (A) và thớ dưới (B);

- Mômen chống uốn với trục y của tiết diện dầm hãm tại điểm (A);

yxt cA A

x y.th

MMf.

W W

xd cB

x

Mf.

W

BxW

AxW

Ay.thW

b) Bền cắt:

c) Ứng suất cục bộ:

γ1 - Hệ số kể đến hiện tượng không bằng phẳng của ray.

γ1 =1,6 với cầu trục CĐLV rất nặng có móc cứng,

γ1 =1,4 với cầu trục CĐLV rất nặng có móc mềm,

γ1 =1,3 với cầu trục CĐLV nặng,

γ1 =1,1 với các CĐLV còn lại.

Z - Chiều dài phân bố áp lực cục bộ quy ước.

C= 3,25 với dầm tổ hợp hàn, dầm định hình,C=4,5 với dầm bu lôngcường độ cao

Ic:tổng mô men quán tính bản thân của cánh trên và của ray.

cvf

cw

cb fZt

P

1

134134

b) Bền cắt:

c) Ứng suất cục bộ:

γ1 - Hệ số kể đến hiện tượng không bằng phẳng của ray.

γ1 =1,6 với cầu trục CĐLV rất nặng có móc cứng,

γ1 =1,4 với cầu trục CĐLV rất nặng có móc mềm,

γ1 =1,3 với cầu trục CĐLV nặng,

γ1 =1,1 với các CĐLV còn lại.

Z - Chiều dài phân bố áp lực cục bộ quy ước.

C= 3,25 với dầm tổ hợp hàn, dầm định hình,C=4,5 với dầm bu lôngcường độ cao

Ic:tổng mô men quán tính bản thân của cánh trên và của ray.

3

w

c

tIcZ

135135

d) Ứng suất tương đương:

β - Hệ số, bằng 1,15 đối với dầm đơn giản và 1,3 với dầm liên tục.

e) Bền mỏi:

Chỉ kiểm tra khi số lần nâng n ≥ 105.

g) Võng:

Với độ chính xác cho phép, có thể dùng công thức sau để tính võng

Với dầm đơn giản

Mtc là mô men uốn do tải trọng tiêu chuẩn của một cầu trục gây ra.

Với dầm liên tục

mmmax f

LL

c2xycbyx

2cby

2xtd f3

136136

d) Ứng suất tương đương:

β - Hệ số, bằng 1,15 đối với dầm đơn giản và 1,3 với dầm liên tục.

e) Bền mỏi:

Chỉ kiểm tra khi số lần nâng n ≥ 105.

g) Võng:

Với độ chính xác cho phép, có thể dùng công thức sau để tính võng

Với dầm đơn giản

Mtc là mô men uốn do tải trọng tiêu chuẩn của một cầu trục gây ra.

Với dầm liên tục

LL

EI

lMf tc

10

2

EI

lMMMf

tctr

tcptc

gi

2

)72

(

[Δ / L] = 1/400 (CĐLV nhẹ), 1/500 (CĐLV Trung bình), 1/600 (CĐLV nặng).

h) Ổn định tổng thể

Khi có dầm hãm hoặc dàn hãm thì đk ổn định tổng thể của dầm thườngđảm bảo, ko cần kiểm tra.

i) Ổn định cục bộ

Bản cánh:

Bản bụng:

: Ứng suất pháp ở mép biên chịu nén và ứng suất tiếp trung bìnhcủa bản bụng.

: Ứng suất cục bộ, lấy hệ số γ1 =1,1

: Ứng suất tới hạn, xác định theo quy phạm.

γ =1 : hệ số điều kiện làm việc.

cxd

ttmaxx fW

M

fE5,0

tb

tb

f

f0

f

f0

137137

[Δ / L] = 1/400 (CĐLV nhẹ), 1/500 (CĐLV Trung bình), 1/600 (CĐLV nặng).

h) Ổn định tổng thể

Khi có dầm hãm hoặc dàn hãm thì đk ổn định tổng thể của dầm thườngđảm bảo, ko cần kiểm tra.

i) Ổn định cục bộ

Bản cánh:

Bản bụng:

: Ứng suất pháp ở mép biên chịu nén và ứng suất tiếp trung bìnhcủa bản bụng.

: Ứng suất cục bộ, lấy hệ số γ1 =1,1

: Ứng suất tới hạn, xác định theo quy phạm.

γ =1 : hệ số điều kiện làm việc.

fE5,0

tb

tb

f

f0

f

f0

2

0

2

00

xy

cb

cbx

xyx ,

cb

000 ,, cb

k) Liên kết bản cánh với bản bụng

Liên kết giữa bản cánh và bản bụng dầm cầu trục chịu lực trượt do uốndầm và chịu ứng suất cục bộ do áp lực bánh xe.

Khi dùng liên kết hàn, ứng suất trong đường hàn bằng tổng hình họchai thành phần ứng suất trên, kiểm tra theo công thức:

m) Các chi tiết liên kết của dầm cầu trục

- Gối dầm cầu trục lên cột truyền áp lực thẳng đứng và nằm ngangcủa cầu trục. Áp lực đứng được truyền qua sườn đầu dầm.

Để đảm bảo truyền lực ngang lên cột và chống xoay cho dầm , bố tríthêm các chi tiết gắn dầm cầu trục vào cột.Lực H đặt vào chi tiết này:

H= T.h1/h2

- Ngoài ra còn bộ phận ray cầu trục, gối chắn cầu trục ( xem SGK ).

cwx

fxtt

x

f

fZ

P

I

SV

h

min

2

1

2

max

2

1

138138

k) Liên kết bản cánh với bản bụng

Liên kết giữa bản cánh và bản bụng dầm cầu trục chịu lực trượt do uốndầm và chịu ứng suất cục bộ do áp lực bánh xe.

Khi dùng liên kết hàn, ứng suất trong đường hàn bằng tổng hình họchai thành phần ứng suất trên, kiểm tra theo công thức:

m) Các chi tiết liên kết của dầm cầu trục

- Gối dầm cầu trục lên cột truyền áp lực thẳng đứng và nằm ngangcủa cầu trục. Áp lực đứng được truyền qua sườn đầu dầm.

Để đảm bảo truyền lực ngang lên cột và chống xoay cho dầm , bố tríthêm các chi tiết gắn dầm cầu trục vào cột.Lực H đặt vào chi tiết này:

H= T.h1/h2

- Ngoài ra còn bộ phận ray cầu trục, gối chắn cầu trục ( xem SGK ).

139139

140140

III. Các loại dầm cầu trục khác

1. Giàn cầu trục

141141

2. Dầm cầu trục consol

- Dùng để vận chuyển hàng dọc theo hàng cột;

- Cấu tạo gồm ba hệ thống dầm đỡ, dầm đặt thẳng đứng để chịu áp lựcđứng Va, hai dầm đặt ngang để chịu áp lực ngang phía trên H1 và phíadưới H2 của bánh xe.

142142

3. Dầm cầu trục treo

143143

Education

Microsoft power point thep ii - nha cong nghiep nhe -2015 [compatibility mode]