Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
IV. HỆ GIẰNG VÀ KẾT CẤU BAO CHE:

IV. HỆ GIẰNG VÀ KẾT CẤU BAO CHE:

Tải bản đầy đủ - 0trang

GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp



Đồ Án Kết Cấu Thép



o Đối với hệ giằng cột: đường kính φ 32

IV.1.1. Tải trọng tính tốn:

IV.1.1.1.



Tải trọng gió:



 Áp lực gió tiêu chuẩn vùng IIA:

 Dạng địa hình: B



W0 = 83 ( daN / m 2 )



 Hệ số ko = 1 , ứng với cao độ chuẩn (10m).

γ = 1, 2

 Hệ số vượt tải: Q

 Hệ số khí động: lấy theo sơ đồ 2 – bảng 6 – TCVN 2737:1995.

Với



h1 9.8

b 104

=

; 0.5; α = 10o ; =

= 5.2 > 2

l

20

l

20

, ta có: ce = +0,8; ce1 = −0, 5; ce 2 = −0, 4; ce3 = −0, 5



IV.1.1.2.



Tải trọng cầu trục:



 Áp lực thẳng đứng lớn nhất của bánh xe cầu trục:

Pmax = 3590 ( kg ) = 35,90( kN )



 Lực hãm dọc:

TLO = 2.γ Q .0,1.Pmax = 2.1, 2.0,1.35, 9 = 8, 62 ( kN )



IV.1.1.3.



Tải trọng gió tác dụng vào các nút:



 Diện tích đón gió của các nút:

 Nút 1:

A1 = 0,5. 9, 713 + 0,1. ( 5, 25 + 5, 25 − 5, 25 / 4 )  × 5, 25 = 27,91( m 2 )











Nút 2:



Nút 3:



A2 = 0,5.[ 9, 713 + 0,1.5, 25] × 5, 25 = 26,87 ( m 2 )

A3 = 0,5. ( 9, 713 + 0,1.5, 25 / 4 ) × 5, 25 / 2 = 12,92 ( m 2 )



 Tải gió tập trung tại các nút:

 Nút 1:

W1 = A1.γ Q .cP .ko .W0 = 27,91.1, 2.0,8.1.83 /100 = 22, 24 ( kN )



 Nút 2:

W2 = A2 .γ Q .cP .ko .W0 = 26,87.1, 2.0,8.1.83 / 100 = 21, 41 ( kN )



 Nút 3:

W3 = A3 .γ Q .cP .ko .W0 = 12,92.1, 2.0,8.1.83 /100 = 10,30 ( kN )



GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp



Đồ Án Kết Cấu Thép



IV.1.2. Nội lực trong các thanh giằng mái và giằng cột:

5250



P3



P2

X2



5250



P1

X1



W3



5250



P2

X1



W2



W1



P3

X2



W2



W3



Pb1



P2

Xb1



Pb2



7540



TLO



1500



Hình 4.1: sơ đồ tính hệ giằng mái



Xb2



8000

Hình 4.2: sơ đồ tính hệ giằng cột

 Nội lực trong các thanh giằng mái:

 Các thanh chống dọc:

P1 = − W1 = −22, 24 ( kN )



P2 = − ( 0,5.W1 + W2 ) = − ( 0,5.22, 24 + 21, 41) = −32,53 ( kN )



8000



5250



GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp



Đồ Án Kết Cấu Thép



P3 = − ( 0,5.W1 + W2 + W3 ) = − ( 0,5.22, 24 + 21, 41 + 10,30 ) = −42,83 ( kN )



 Các thanh xiên:

X 1 = 0,5.W1. 5, 252 + 82 / 8 = 0,5.22, 24. 5, 252 + 82 / 8 = 13,30 ( kN )



X 2 = ( 0,5.W1 + W2 ) . 5, 252 + 82 / 8 = ( 0,5.22, 24 + 21, 41) . 5, 252 + 82 / 8 = 38,91( kN )



 Nội lực trong các thanh giằng cột:

 Các thanh chống dọc:

+ Thanh trên:

+ Thanh dưới:

 Các thanh xiên:

+ Thanh trên:

+ Thanh dưới:



Pb1 = P3 = −42,83 ( kN )

Pb 2 = Pb1 + TLO = − ( 42,83 + 8, 62 ) = −51, 44 ( kN )



X b1 = Pb1 . 1,52 + 82 / 8 = 42,83. 1,52 + 82 / 8 = 43,57 ( kN )

X b 2 = Pb 2 . 7,542 + 82 / 8 = 51, 44. 7,542 + 82 / 8 = 70,69 ( kN )



IV.1.3. Kiểm tra khả năng chịu lực của hệ giằng:

 Hệ giằng mái:

 Các thanh xiên của hệ giằng mái:



+ Giả thiết tiết diện các thanh xiên đều nhau là φ 25 , do đó ta chọn thanh có giá trị

nội lực lớn nhất để kiểm tra:

+ Khả năng chịu lực:



X 2 = 38,91( kN )



[ N X 2 ] = γ c ( 0.4fu ) An = 1.0, 4.40.(0, 75.π .2, 52 / 4) = 58,90 ( kN  ) > max ( X 1, X 2 ) = 38,91( kN )

→ Điều kiện thỏa, thanh xiên của hệ giằng mái đủ khả năng chịu lực.

 Các thanh chống dọc của hệ giằng mái:

+ Các đặc trưng hình học của thanh:

φ114 × 5 : A = 17, 2 ( cm 2 ) ; r = 3,92 ( cm ) ; l0 = 7,5 ( m ) .



+ Độ mảnh: λ  = l0 / r = 750 / 3,92 = 191 < [λ ] = 200

+ Hệ số uốn dọc: ϕ  = 0,168

+ Khả năng chịu lực:



[ N P 3 ] = γ cϕ fA = 0,9.0,168.25.17, 2 = 65 ( kN ) > max ( P 1 , P2 , P3 ) = 42,83 ( kN )



→ Điều kiện thỏa, thanh chống dọc của hệ giằng mái đủ khả năng chịu lực.

 Hệ giằng cột:

 Các thanh xiên của hệ giằng cột:

+ Giả thiết tiết diện các thanh xiên đều nhau là φ 32 , do đó ta chọn thanh có giá trị

nội lực lớn nhất để kiểm tra:

+ Khả năng chịu lực:



X b 2 = 70, 69 ( kN )



[ N X 2 ] = γ c ( 0.4fu ) An = 1.0, 4.40.(0, 75.π .3, 22 / 4) = 96,50 ( kN  ) > max ( X b1, X b 2 ) = 70,69 ( kN )



GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp



Đồ Án Kết Cấu Thép



→ Điều kiện thỏa, thanh xiên của hệ giằng cột đủ khả năng chịu lực.

 Các thanh chống dọc của hệ giằng cột:

+ Các đặc trưng hình học của thanh:

φ114 × 5 : A = 17, 2 ( cm 2 ) ; r = 3,92 ( cm ) ; l0 = 7,5 ( m ) .



+ Độ mảnh: λ  = l0 / r = 750 / 3,92 = 191 < [λ ] = 200

+ Hệ số uốn dọc: ϕ  = 0,168

+ Khả năng chịu lực:



[ Nb 2 ] = γ cϕ fA =  0,9.0,168.25.17, 2 = 65 ( kN ) > max (



Pb1 , Pb 2 ) = 51, 44 ( kN )



→ Điều kiện thỏa, thanh chống dọc của hệ giằng mái đủ khả năng chịu lực.

 Kết luận: các thanh chống dọc và thanh xiên đều đủ khả năng chịu lực. Như

vậy giả thiết sơ bộ tiết diện các thanh chống dọc và thanh xiên là đạt yêu cầu chịu lực.

IV.2. Kết cấu đỡ cầu trục :

IV.2.1. Dầm đỡ cầu trục:

 Giả thiết tiết diện dầm đỡ cầu trục: giả thiết dầm đỡ cầu trục là dầm đơn giản, tiết diện

như sau:

 Tiết diện chữ I: I150x10x500x8 thép tổ hợp hàn từ thép tấm, kích thước như hình vẽ.

 Tiết diện chữ C: C20, thép định hình với kích thước như hình vẽ.



5.2



76



yc



150



yc



10



Y



8



9.5 xc



X



10



500



X



yI



xc

200



Y



(a): dầm đỡ cầu trục



(b): phần chữ C

Hình 4.3: tiết diện ngang giả thiết



xI



xI



yI



(c): phần chữ I



 Xác định vị trí trục trung hòa:

Giả thiết lấy hệ trục X I 0YI làm hệ trục cơ sở, ta có hệ đối xứng qua trục OY, vậy ta có:



GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp



Đồ Án Kết Cấu Thép



x=0

y=



A C .y c +A I .y I 23, 4.25,8 + 70.0

=

= 6, 46 ( cm )

A C +A I

23, 4 + 70



 Ta có trục trung hòa X-X như hình vẽ bên dưới.

 Moment qn tính của tiết diện quay quanh trục X-X là:

I X = AC .dC2 + AI .d I2 = 23, 4.19, 42 + 70.6, 462 = 11728 ( cm 4 )



 Moment quán tính quanh trục Y-Y của chữ C và nửa phần trên chữ I là:

2

2



 18,54 

 19, 04  

4

I = AC .d + A .d = 23, 4.19, 4 + ( 18,54.0,8 ) . 

÷ + ( 1.15 ) . 

÷  = 11440 ( cm )

 2 

 2  



*

Y



2

C



1

I



2

I1



2



y



y



Y



C



C

o



o



x



x



C



y

I



o



x

I



y=6,46(cm)



258



194



C



X



X o

y

I



o



x

I



Y

Hình 4.4: trục trung hòa của tiết diện ngang dầm đỡ cầu trục

 Các kí hiệu, giá trị tính dầm đỡ cầu trục:

 nc = 0,85 : hệ số tổ hợp khi 2 cầu trục hoạt động sóng đơi.

γ = 1,1

 Q

: là hệ số độ tin cậy của tải trọng.

γ = 1,1

 imp

: là hệ số động của tải trọng.





wrw = 1( kN / m )



: là trọng lượng bản thân của dầm đỡ cầu trục và ray.



 I X : là moment quán tính của tiết diện quanh trục X-X:

*

 IY : là moment quán tính quanh trục Y-Y của chữ C và nửa phần trên chữ I.



GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp







Pmax = 35,9 ( kN )

Pmin = 11, 2 ( kN )



Đồ Án Kết Cấu Thép



: Áp lực thẳng đứng lớn nhất của bánh xe cầu trục.

: Áp lực thẳng đứng nhỏ nhất của bánh xe cầu trục.



 T1 : Áp lực hãm ngang.

T1 = 0, 05. ( C + TW ) = 0, 05. ( 5 + 0, 41) = 0, 2705 ( T ) = 2, 705 ( kN )



 T2 : Áp lực hãm dọc:

T2 = 0,1.Pmax = 0,1.35,9 = 3,59 ( kN )



IV.2.1.1.



Tải trọng, nội lực, chuyển vị:



 Moment uốn (quanh trục X-X và Y-Y):



( )

( )

 Ta có:

→ Như vậy ta sẽ có tối đa 4 bánh xe cầu trục trên 1 nhịp dầm cầu trục.

 Xét 2 trường hợp:

+ Trường hợp 1: 3 bánh xe cầu trục trên 1 nhịp dầm.

2W + U = 2.2,59 + 0,51 = 5, 69 m < B = 8 m



h 



x2

x

M X = ncγ Qγ imp 3Pmax

− PmaxW + 4T2 C . g  + γ Q wrw ( B − x )

B

2 

2



4,35

0,5 

4,35



= 0,85.1,1.1,1. 3.35,9

− 35,9.2,59 + 4.3,59.

( 8 − 4,35 ) = −22,98 ( kN .m )

 + 1,1.1.

8

2 

2



 x2



4,35





M Y = ncγ Qγ imp 3T1 − TW

− 2, 705.2, 59  = −2, 67 ( kN .m )

 = 0,85.1,1.1,1. 3.2, 705.

1

B

8











Trong đó:



x = ( 3B + W − U ) / 6 = ( 3.8 + 2, 59 − 0,51) / 6 = 4,35 ( m )



+ Trường hợp 2: 4 bãnh xe cầu trục trên 1 nhịp dầm.

h 



x2

x

M X = ncγ Qγ imp  4 Pmax

− PmaxW + 4T2 C . g  + γ Q w rw ( B − x )

B

2 

2



4,13

0,5 

4,13



= 0,85.1,1.1,1. 4.35,9

− 35,9.2,59 + 4.3,59.

( 8 − 4,13) = −6,9 ( kN .m )

 + 1,1.1.

8

2 

2







x2

4,31





M Y = ncγ Qγ imp 4T1 − TW

− 2, 705.2,59  = −2,89 ( kN .m )

 = 0,85.1,1.1,1. 3.2, 705.

1

B

8











Trong đó:



x = ( B / 2 − U / 4 ) = ( 8 / 2 − 0,51 / 4 ) = 4,13 ( m )



→ Vậy ta chọn cặp moment



M X = −22,98 ( kN .m ) ; M y = −2,89 ( kN .m )



để tính tốn.



GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp



Đồ Án Kết Cấu Thép



 Lực cắt:

B

 3B − 2U − W 

VX 1 = ncγ Qγ imp Pmax 

 + γ Q w rw

B

2





8

 3.8 − 2.0,51 − 2,59 

= 0,85.1,1.1,1.35,9. 

 + 1,1.1. = 122, 42 ( kN )

8

2





B

 4 B − 2U − 2W 

VX 2 = ncγ Qγ imp Pmax 

 + γ Q w rw

B

2





8

 4.8 − 2.0,51 − 2.2,59 

= 0,85.1,1.1,1.35,9. 

 + 1,1.1. = 123, 48 ( kN )

8

2







 3B − 2U − W 

 3.8 − 2.0,51 − 2,59 

VY 1 = ncγ Qγ impT1 

 = 0,85.1,1.1,1.2,705. 

 = 7, 09 ( kN )

B

8









 4 B − 2U − 2W 

 3.8 − 2.0,51 − 2.2,59 

VY 2 = ncγ Qγ impT1 

 = 0,85.1,1.1,1.2, 705. 

 = 6,19 ( kN )

B

8









VX = max { VX 1 ;VX 2 } = 123, 48 ( kN ) ;VY = max { VY 1 ;VY 2 } = 7, 09 ( kN )



 Lực dọc:

N = TLO = ncγ Qγ imp 4T2 = 0,85.1,1.1,1.4.3,59 = 14, 94 ( kN )



 Chuyển vị:

∆X =



nc Pmax

24 EI X



 B − 2W − U



2





2

  2

 B − 2W − U   nc Pmax

3

B



4

÷



÷ +

2

 



  24 EI X



 B −U



 2



2

  2

 B − U  

3

B



4

÷



÷

 

 2  



2

5w rw B 4

0,85.35,9

 8 − 2.2,59 − 0,51   2

 8 − 2.2,59 − 0,51  

+

=



÷3.8 − 4 

÷

384 EI X 24.2.108.11728.10−8 

2

2

 



 



+



0,85.35,9

24.2.108.11728.10 −8



∆Y =



2

5.1.84

 8 − 0,51   2

 8 − 0,51  

3.8



4

+

= 0, 053 ( m )



÷



÷

2  

2   384.2.108.11728.10−8







ncT1  B − 2W − U



2

24 EI*Y 



2

ncT1  B − U

  2

 B − 2W − U  

3

B



4

÷



÷ +

* 

2

 



  24 EIY  2



2

  2

 B − U  

3

B



4

÷



÷

 

 2  



2

0,85.2, 705

 8 − 2.2,59 − 0,51   2

 8 − 2.2,59 − 0,51  

=



÷3.8 − 4 

÷

2

2

24.2.108.11440.10−8 

 



 



+



2

0,85.2, 705

 8 − 0,51   2

 8 − 0,51  

−3

3.8



4

÷



÷  = 3, 03.10 ( m )

8

−8 

2  

2  

24.2.10 .11440.10 





IV.2.1.2.



Kiểm tra khả năng chịu lực, độ võng:



 Ứng suất pháp ở cánh dưới (kéo):

Khi không cần kiểm tra mỏi (số chu kì tải trọng



nQ < 105



):



GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp



Đồ Án Kết Cấu Thép



MX

22,98.100

yt =

= 0,196 ( kN / cm 2 ) ≤ γ c f = 0,9.22, 27 = 20, 04 ( kN / cm2 )

IX

11728



σt =



→ Điều kiện thỏa.

Trong đó:

yt = 32, 46 ( cm )



: là khoảng cách tự trục trung hòa của tiết diện đến thớ biên

của cánh kéo (cánh dưới).

 Ứng suất pháp ở cánh trên (nén):

 Điều kiện bền:

o



σc =

=



MX

M

N

yc + *Y xc +

IX

AC

IY



22,98.100

2,89.100

14,94

.19,54 +

.10 +

= 4, 72 ( kN / cm 2 ) ≤ γ c f = 0,9.22, 27 = 20, 04 ( kN / cm 2 )

11728

11440

23, 4



→ Điều kiện thỏa.

 Điều kiện ổn định:

MX

M

N

yc + *Y xc +

≤ ϕb γ c f

IX

AC

IY





22,98.100

2,89.100

14,94

.19,54 +

.10 +

= 4, 72 ( kN / cm2 ) ≤ ϕb γ c f = 1.0,9.22, 27 = 20, 04 ( kN / cm 2 )

11728

11440

23, 4



→ Điều kiện thỏa.

Trong đó:

+

+

+



yc = 19,54 ( cm )



: là khoảng cách tự trục trung hòa của tiết diện đến thớ biên của

cánh nén (cánh trên).

xc = 10 ( cm )



: là ½ bề rộng cánh trên (tức là ½ chiều cao của tiết diện chữ C).



AC = 23, 4 ( cm 2 )



: diện tích chịu nén quy ước, lấy bằng diện tích tiết diện chữ C.



+ ϕb = 1 : là hệ số, xác định theo phụ lục E – TCXDVN 338:2005.

 Ứng suất tiếp trong bụng (chữ I và chữ C):

τI ≈



VX

123, 48

=

= 3, 087 ( kN / cm 2 ) ≤ γ c f v = 0,9.12,92 = 11, 63 ( kN / cm2 )

d I twI 50.0,8



τC ≈



VY

7, 09

=

= 0, 68 ( kN / cm 2 ) ≤ γ c f v = 0,9.12,92 = 11, 63 ( kN / cm 2 )

d C twC 20.0,52



→ Điều kiện thỏa.

Trong đó:

+

+

+



d I = 500 ( mm )

twI = 8 ( mm )



: là chiều cao phần tiết diện chữ I của dầm đỡ cầu trục.



: là chiều dày bụng chữ I.



dC = 200 ( mm )



: là chiều cao phần tiết diện chữ C của dầm đỡ cầu trục.



GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp

+

 Độ võng:

 Ta có:



twC = 5, 2 ( mm )



Đồ Án Kết Cấu Thép



: là chiều dày bụng chữ C.



W = 2,59 ( m ) ≤ 0, 653.B = 0, 653.8 = 5, 224 ( m )



, vị trí đặt tải sẽ như hình sau đây:



2

2 Pmax  B − W   2  B − W   5w rw B 4

∆X =



÷3B −4 

÷ +

48 EI X  2  

 2   384 EI X



=



2.35,9

48.2.108.11728.10 −8



2

5.1.84

 8 − 2,59   2

 8 − 2,59  

3.8



4

+

= 0, 003 ( m )



÷



÷

8

−8

2

2



 



  384.2.10 .11728.10



2T1  B − W   2  B − W 

∆Y =



÷3B −4 

÷

48 EIY*  2  

 2 



2



= 0, 0022 ( m )



2

2.2, 705



 8 − 2,59   2

 8 − 2,59  

=

÷3.8 − 4 

÷

8

−8 

2

2

 



 

 48.2.10 .11440.10 



 Điều kiện về độ võng:

∆ X 0, 003

1

=

= 3, 75.10−4 ≤

= 1, 67.10−3

B

8

600

∆Y 0, 0022

1

=

= 0, 275.10 −3 ≤

= 1, 67.10 −3

B

8

600



→ Điều kiện thỏa.

IV.2.1.3.



Liên kết dầm đỡ cầu trục với các kết cấu khác:



 Tại các gối tựa của dầm, nên dùng các sườn cứng ngang để truyền tải trọng xuống vai

cột.



( )

 Mỗi đầu dầm được liên kết với hai vai cột bằng 2 boulon: b

 Cánh trên của dầm tại mỗi gối tựa được liên kết với cánh cột bằng hai đoạn thép góc

d = 16 mm



và một bản mã. Liên kết này được tính để chịu tồn bộ lưc cắt VY tại đầu dầm (tại gối

tựa).



Đồ Án Kết Cấu Thép



70



GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp



200

10

10



500



8



526



THÉ

P GIẰ

NG U 20



5,2



76



BOULON Þ 16



150



10



600



10



A

(a)



(b)



Hình 4.5: (a): Liên kết vai cột, dầm đỡ cầu trục với cột ; (b): Chi tiết dầm đỡ cầu trục



GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp



Đồ Án Kết Cấu Thép



IV.2.2. Vai cột:

Giả thiết tiết diện vai cột: I150x10x500x8, tiết diện chữ I tổ hợp từ thép tấm SS400.

IV.2.2.1.



Tải trọng, nội lực:



 Tải trọng:

Vai cột nhận tải từ các dầm đỡ cầu trục truyền xuống. Do nhà có 2 cầu trục, nên ta cần

phải so sánh tải trọng do một cầu trục hoạt động riêng lẻ với tải trọng do 2 cầu trục hoạt

động sóng đơi gây ra.

 Trường hợp 1 cầu trục hoạt động riêng lẻ:

Dmax = γ Q γ imp Pmax



2B − W

2.8 − 2,59

+ γ Q w rw B = 1,1.1,1.35,9.

+ 1,1.1.8 = 81, 61 ( kN )

B

8



 Trường hợp 2 cầu trục hoạt động sóng đơi:

Ta có:



W+U = 2, 59 + 0, 51 = 3,1( m ) < B = 8 ( m )



 4 B − 2W-2U 

Dmax = nc γ Q γ imp Pmax 

÷+ γ Q w rw B

B





 4.8 − 2.2,59 − 2.0,51 

= 0,85.1,1.1,1.35,9 

÷+ 1,1.1.8 = 127,88 ( kN )

8







→ Ta chọn

 Nội lực:

 Lực cắt:



Dmax = 127,88 ( kN )



để tính tốn.



Vbr = Dmax = 127,88 ( kN )



 Moment:

Với:



M br = Dmax .eb = 127,88.0, 535 = 68, 42 ( kN .m )



eb = 0, 5. ( BW − LCR ) − d wg − hcolumn − 2t f = 0,5 ( 21 − 18, 29 ) − 0, 2 − 0, 6 − 2.0, 01 = 0, 535 ( m )



IV.2.2.2.



Kiểm tra tiết diện ngang vai cột:



Quan điểm tính tốn: Hai cánh chịu tồn bộ moment, bụng chịu tồn bộ lực cắt.

 Tính cho tiết diện I150x10x500x8, ta có đặc trưng hình học của tiết diện ngang:

 Moment quán tính:

1

1

3

bf ( hw + 2tf ) − ( bf − t w ) hw3

12

12

1

3

1



=  .150 ( 500 + 2.10 ) − ( 150 − 8 ) .5003 ÷.10 −4 = 27843 cm 4

12

 12





Ix =



(



 Module kháng uốn:

Wx =



Ix

27843

=

= 1071 cm3

t

+

h

/

2

1

+

50

/

2

(f w ) (

)



 Điều kiện ứng suất pháp lớn nhất:



(



)



)



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

IV. HỆ GIẰNG VÀ KẾT CẤU BAO CHE:

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×
x