Tải bản đầy đủ
4 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CHÂN CỘT.

4 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CHÂN CỘT.

Tải bản đầy đủ

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Chọn bề rộng bản đế: Bbđ = bcột A + 2C = 40+2.5 = 50cm
Chọn bề dày dầm đế: tdđ =1,5cm
Chọn bề dày sườn đế: tad =1,5cm
Sơ bộ chiều dài phần mở rộng mỗi bên về phía chiều rộng tiết diện cột trục A là C 1 =5cm.
Giả thiết móng được làm từ bê tông cấp độ bền B20 có R b = 11,5Mpa.




CẤU TẠO CHÂN CỘT
3.4.1.1
Tính chiều dài Lbđ của bản thép.
Cột chịu uốn và nén. Bản đế thép truyền lực từ chân cột vào mặt móng bê tông cốt thép.
Chiều dài của bản đế được xác định từ điều kiện bền của bê tông theo công thức:

Biến đổi công thức trên ta được:
Trong đó:
 ψ =0,75 do mặt móng có ứng suất phân bố không đều( cột chịu uốn và nén).





. Chọn φb =1,2

Với 2 cặp nội lực:
 Cặp 1: M = 1602.7kN.m; N = 12.7kN.
 Cặp 2: M = -1364.1kN.m ; N = -694.0kN
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 62

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ta có 2 bất phương trình bậc 2 lần lượt như sau:
-

Giải 2 bất phương trình trên ta được: Lbđ1≥ 0,40m và Lbđ2≥ 0,006m
Chọn C2 = 13,8cm là phần mở rộng mỗi bên về phía chiều dài tiết diện cột. Ta có chiều
dài bản đế:
Lbđ = hc + 2tdd + 2C2 = 90+2.1,2+2.13,8 =120cm
Với cặp nội lực 1, phản lực do móng tác dụng lên bản đế thép:

kN/cm2

kN/cm2
Với cặp nội lực 2, phản lực do móng tác dụng lên bản đế thép:

kN/cm2

kN/cm2
Ta dùng kết quả σmax; σmin từ cặp nội lực 1 để tính toán bề dày cần thiết của bản thép.
Chân cột có bản đế thép, dầm đế, sườn đế ngắn, sườn đế dài được bố trí như hình vẽ
3.4.1.2
Tính chiều dài tbđ của bản thép.
Mô men trong mỗi ô bản được xác định theo công thức tổng quát sau đây.


αban i là hệ số phụ thuộc loại ô bản và tỉ số chiều dài các cạnh ô ( bản kê chịu lực



theo 2 phương loại 2 cạnh, 3 cạnh, 4 cạnh).
σi là ứng suất nén của bê tông móng tác dụng trở lại ô bản thứ i dưới dạng phản



lực gây uốn ô bản thứ i.
di là nhịp tính toán của ô bản thứ i.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 63

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cấu tạo liên kết chân cột trục A với móng BTCT
a) Ô bản số 1( bản kê 2 cạnh).

Kích thước của ô bản 1 như sau:

;


Nên ta tính ô bản 1 như ô bản conson:
αbản1 =0,5; σban 1 = 0,855kN/cm2; dban 1= b2 = 6cm⟹ Mban1 = 0,5.1,33.122 =23,94kN.cm
b) Ô bản số 2( bản kê 3 cạnh).
Kích thước ô bản số 2 như sau: a2 =292mm; b2 =244mm.

. Tra hệ số αban2 =0,074; σban2 = 0,855kN/cm; dban2 =29,2cm.
⟹ Mban2 = 0,074.0,855.29,22 =51,03kN.cm
Ta có: Mmax= max(Mban1; Mban2) = 51,03kN.cm.
Bề dày cần thiết của bản đế thép chân cột trục A được xác định bởi điều kiện bền uốn
sau đây.

Xét một dải bản đế thép có bề ngang 1cm:
Chọn bề dày bản đế thép có bề dày tbd =4cm.
Vậy kích thước của bản đế chân cột trục A: Lbđ =120cm; Bbđ =50cm; tbđ =4cm.
3.4.1.3
Tính toán dầm đế chân cột trục A.
Dầm đế có bề dày và bề rộng đã chọn lần lượt là: t bđ =1,2cm; Bbđ =50cm.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 64

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Sơ đồ tính của dầm đế là dầm đơn giản có đầu mút thừa ở 2 phía, gối tựa chính là mép
biên của bản cánh. Tải trọng tác dụng lên dầm đế chính là phản lực từ mặt móng bê
tông tác dụng vào các ô bản , sau đó truyền vào dầm đế như hình vẽ:
a) Theo điều kiện bền của thép làm dầm đế.

b) Theo chiều dài cần thiết của liên kết dầm đế vào cánh cột.

Lực tác dụng vào đường hàn chính là phản lực gối tựa của dầm đế: N = 15,105kN.
Chọn trước chiều cao đường hàn hđh =1,2cm.
Chiều dài đường hàn cần thiết để liên kết dầm đế vào bản cánh cột trục A:

.
Ta chọn dầm đế có chiều cao hdđ =15cm. Vậy kích thước của dầm đế chân cột biên là :
Bdđ =50cm; hdđ =15cm; tdđ =1,2cm; hđh =1,2cm.
Sơ đồ tính, biểu đồ tải trọng , biểu đồ nội lực của dầm đế
3.4.1.4
a


Tính toán sườn đế.

Tính toán sườn đế dài và sườn đế ngắn chân cột A.
Sườn đế ngắn có bề dày đã chọn là 1,2cm và bề rộng đã chọn là 13,8cm. Sơ đồ
tính của sườn đế ngắn là dầm conson được ngàm vào dầm đế bởi 2 đường hàn
liến kết. Để đơn giản và thiên về an toàn ta lấy chiều dài tính toán của dầm



conson đế ngắn là 15cm.
Sườn đế dài có bề dày đã chọn là 1,2cm và bề rộng đã chọn là 24,4cm. Sơ đồ tính
của sườn đế dài làm dầm conson, được ngàm vào bản bụng cột biên A bởi đường
hàn liên kết. Để đơn giản và thiên về an toàn ta lấy chiều dài tính toán của dầm

conson sườn đế dài là 25cm.
Mô men uốn M và lực cắt Q tại tiết diện ngàm của sườn đế ngắn được xác định theo
công thức:

Mô men uốn M và lực cắt Q tại tiết diện ngàm của sườn đế dài được xác định theo công
thức:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 65

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Chiều cao sơ bộ của sườn đế ngắn và sườn đế dài được xác định theo điều kiện chịu uốn:

cm

cm
Ta chọn hsđn =10cm; hsđd = 10cm
a
Kiểm tra tiết diện sườn đế theo điều kiện ứng suất tương đương thép làm
sườn đế.

(thỏa mãn)

(thỏa mãn).
b
Kiểm tra tiết diện sườn đế theo điều kiện chiều dài cần thiết của đường hàn
liên kết sườn đế vào cột.
Chọn trước chiều cao đường hàn hweld, sđn = hweld,sđd = 1,2cm.
 Đường hàn liên kết sườn đế ngắn vào dầm để có diện tích và mô men kháng uốn
như sau:
;
Điều kiện bền của đường hàn chịu uốn và chịu cắt của sườn đế ngắn được xác định theo
công thức:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 66

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

kN/cm2

σweld,sđn =8,81kN/cm2< β.f.γc = 0,7.18.1 =12,6kN/cm2
 Đường hàn liên kết sườn đế dài vào dầm để có diện tích và mô men kháng uốn
như sau:
;
Điều kiện bền của đường hàn chịu uốn và chịu cắt của sườn đế dài được xác định theo
công thức:

kN/cm2

σweld,sđn =9,96kN/cm2< β.f.γc = 0,7.18.1 =12,6kN/cm2
Kết luận: Kích thước của sườn đế ngắn và sườn đế dài tại chân cột trục A lần lượt là:
 Lsđn = 13,8cm; hsđn = 10cm; tsđn =1,2cm.
 Lsđd = 24,4cm; hsđn = 10cm; tsđn =1,2cm.
3.4.2 Tính toán bu lông neo chân cột trục A.
 Bảng tổ hợp nội lực chân cột trục A, ta có 3 cặp nội lực Ta chọn cặp nội lực tại
chân cột gây ra bởi việc tổ hợp các trườn hợp tải trọng 1; 4; 7; 12;14 có tác dụng



gây kéo lớn nhất với các bu lông.
Nội lực thiết kế:
M = 1602.7 kN.m; N =12,7 kN; Q = 169,4kN
Cặp nội lực này có mô men M gây kéo lớn nhất và lực dọc gây nén N nhỏ nhất với



các bu lông.
Đối với chân cột đặc chiu nén lệch tâm, giả thiết rằng biến dạng dẻo phát triển
trong bê tông móng vùng nén, khi đó biểu đồ ứng suất phân bố đều và đạt đến



giá trị Rb.
Chọn khoảng cách từ mép biên bản đế đến tâm bu lông neo là 6cm.
Chon trước bu lông neo làm bằng thép CT38 có các đặc điểm sau:
- Cường độ chịu kéo tính toán fba =1500daN/cm2
Đường kính danh nghĩa d =56mm
M = 1602,7 kN.m : Giá trị mô men uốn tại chân cột
N = 12,7kN: Giá trị lực nén dọc trục tại chân cột
y khoảng cách từ tâm bu lông neo chịu kéo đến mép biên chịu nén của bản đế



thép.
A khoảng cách từ tâm bu lông neo chịu kéo đến lực dọc trục N





--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 67

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tổng lực kéo trong than các bulong neo ở một phía chân cột:

KN
Diện tích yêu cầu cần thiết của thân bulong neo.

mm2
Chọn bulong d=56mm
Tính lại lực kéo trong than các bulong neo ở một phía chân cột

KN
Vậy T2 < T1 nên đường kính bulong đã đạt yêu cầu.
Vậy mỗi phía chân cột trục A ta bố trí 6 bu lông bằng thép CT38 như hình vẽ, mỗi bu
lông có kích thước ϕ56x2000 để liên kết chân cột vào bê tông móng phía dưới.
3.4.3 Cấu tạo bu lông cột
3.4.3.1
Tính toán các đường hàn liên kết chân cột vào bản đế.
 Đường hàn liên kết bản cánh cột vào bản đế
Lực kéo trong một bản cánh của cột do mô men và lực dọc tác dụng vào:

Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn ở một bản cánh của cột( kể cả các đường
hàn liên kết dầm đế vào bản đế):

Chiều cao cần thiết của đường hàn:
Đường hàn liên kết bản bụng cột vào bản đế.
Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn ở bản bụng cột:


Chiều cao cần thiết của đường hàn liên kết bản bụng cột với bản đế:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 68

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Kết luận: Chọn chiều cao đường hàn kiên kết cột với bản đế h =12mm.
3.4.4 Thiết kế chân cột - liên kết cột trục B với móng.
3.4.5 Thiết kế chân cột - liên kết cột trục C với móng.
(Được tính toán và kiểm tra tương tự như cột trục A và cột trục B)
Với chân cột trụC, ta có tất cả 3 cặp nội lực M, N, Q.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 69

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO

4.1 Nội lực các thanh dàn
Kí hiệu

Loại thanh

thanh đứng

thanh CD

Thanh CT

thanh

7
9
83
88
92
96
100
104
108
114
115
118
162
127
53
54
57
58
59
60
61
62
79
146
147
148
149
150

Tải trọng

Tải trọng tạm thời

thường xuyên
(KN)

-3.28
-3.28
-3.20
-3.20
-36.90
24.14
23.97
-36.84
-3.20
-3.20
-1.47
-5.14
13.61
78.14
2.54
45.46
67.24
67.26
77.50
76.96
43.34
-0.30
78.36
19.10
-28.84
-28.84
-66.75
-66.75

Hoạt tải sửa
chữa mái

Tải trọng gió

(KN)

GT

GF

-15.78
-15.78
-15.78
-15.78
-92.36
74.61
73.76
-116.86
-15.78
-15.78
-1.68
-7.89
44.09
258.74
14.17
162.09
221.57
221.57
255.30
259.50
151.19
-0.38
266.77
64.03
-105.53
-105.53
-231.83
-231.83

(KN)
12.06
12.06
3.62
3.62
81.06
-44.18
-61.01
84.83
9.05
9.05
5.54
7.12
-35.78
-162.18
102.38
-13.41
-179.81
-179.81
-239.40
-282.68
-249.25
-191.02
-119.29
-170.46
-49.35
-48.99
62.21
62.57

(KN)
5.43
10.85
9.05
9.05
60.23
-38.43
-61.01
45.92
5.43
5.43
6.21
-0.39
-18.83
-150.49
-128.76
-172.48
-94.62
-94.62
-71.28
-34.28
45.34
139.84
-191.41
93.71
150.73
151.63
183.86
184.76

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 70

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Thanh xiên

151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
21
22
23
24
67
68
11
12
128
129
13
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
14
140
141
142
143
144
145
15
16

-94.64
-74.30
-47.79
-47.52
-73.24
-93.53
-64.93
-64.93
-26.30
-26.30
22.36
-38.39
-38.39
-38.28
-38.28
-31.15
-30.85
-37.78
30.55
-46.57
38.66
2.42
-37.30
30.21
-28.03
21.76
23.95
-22.55
-4.91
-5.08
-22.19
23.56
2.63
22.06
-28.35
30.51
-37.62
38.96
-46.89
30.18
-37.36

-314.87
-245.42
-157.12
-155.89
-240.16
-309.42
-222.74
-222.74
-92.80
-92.80
80.39
-128.10
-128.10
-127.71
-127.71
-101.78
-100.35
-128.45
98.82
-166.78
133.74
6.10
-126.79
84.67
-86.79
60.86
81.65
-74.39
-12.90
-15.55
-71.00
77.93
5.38
63.92
-90.16
100.37
-130.15
136.80
-170.14
98.49
-128.09

163.85
105.12
92.47
110.93
212.33
253.63
231.68
230.78
184.05
183.15
111.63
87.74
88.94
101.90
100.70
45.46
78.30
94.40
-72.08
113.95
-99.65
7.84
104.78
-91.29
95.61
-82.94
-11.70
10.66
44.29
-16.45
85.44
-93.77
-16.13
-12.51
25.19
-33.39
48.11
-54.28
71.04
-69.67
91.75

192.20
167.18
84.98
66.59
61.05
94.85
22.13
21.59
-66.02
-66.56
-169.03
68.80
69.88
55.28
54.74
66.88
31.54
61.72
-43.71
57.63
-42.06
-14.48
34.70
-21.17
11.78
-0.29
-76.01
69.25
-27.31
38.03
-4.67
5.12
12.52
-57.69
70.19
-70.22
83.94
-82.75
97.70
-47.66
55.74

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 71