Tải bản đầy đủ

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG

Yêu cầu: Thiết kế cửa van phẳng bằng thép theo phương pháp phân tích kết cấu thành
những hệ phẳng.
I/ Tài liệu thiết kế:
Chiều rộng lỗ cống Lo=6.5m
Chiều cao lỗ cống H=7.5m
Vật liệu dùng để chế tạo cửa van là thép CT3.
Kết cấu dùng liên kết hàn.
Hệ số điều kiện làm việc: m=0,75
Hệ số vượt tải: np=1,1
Cường độ tính toán của thép chế tạo van: R= 0,72.2100=1512(daN/cm2)
Rk=Rn=1490(daN/cm2)
Ru=1565(daN/cm2)
II/ Vị trí và bố trí chi tiết các kết cấu:

1.Dầm chính:
- Tính lực tác dụng lên dầm chính:
Lấy   10( KN / m3 )

H=7.5(m)

Lực tác dụng lên dầm chính: q 
Ta có n p  1.1

W

1
1
 H 2  10.7.5 2  140,625( KN / m)
2
4
4
n

Vậy q  n p q TC  1,1.140.625  154,688( KN / m)

- Tính nhịp dầm:
Chọn c= 280mm= 0,28m
L=Lo+2c= 6.5+ 2.0,28= 7,06 (m)
Đây là dầm tổ hợp hàn, tiết diện chữ I có: Nhịp tính toán L=7,06(m)

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 1


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
Tải trọng tác dụng q=154,688(KN/m)

Sơ đồ tính toán dầm chính:

q=154,688(KN/m2)


7060

c=280

Lo=6500

c=280

2. Xác định sơ bộ vị trí, kích thước dàn ngang:
1
1
L  7.06  1(m)
7
7

Chọn số lượng dàn ngang là 5
Nên khoảng cách giữa các dàn ngang B=1,265(m) (Thỏa mãn B<4m)
3. Xác định sơ bộ vị trí dầm phụ:
Dầm phụ được hàn chặt vào bản mặt và tựa lên các dàn ngang, nó được tính toán như
một dầm đơn, gối tựa là hai dàn ngang và đỡ tải trọng của bản mặt truyền đến, tại một
độ sâu nhất định được coi là phân bố đều.
Bố trí dầm phụ ở phía trên thưa, càng xuống sâu sẽ dầy dần vì áp lực nước tăng lên.
Dầm phụ chọn loại dầm tiết diện chữ C đặt úp tránh đọng nước.

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

Chọn và bố trí vị trí dầm chính, dầm phụ và các dàn ngang như hình vẽ sau:
1250

1250

1250

1250

1000

417417 833

833

833

833

1100

1100

1100

1000

  40 o  30 o
a1  3,333  0,45.H o  0,45.7,5  3,375

Vậy bố trí như trên là hợp lý.
III/ Tính toán các bộ phận kết cấu:
1.Tính toán bản mặt:
Trong một hàng ngang nằm giữa hai dầm phụ (i, i+1), chỉ cần tính cho một ô rồi lấy
tương tự cho ô khác. Trường hợp bản mặt hàn lên dầm phụ và thanh trên của dàn ngang
thì bản mặt có sơ đồ tính là bản tựa bốn cạnh. Chiều dày bản mặt xác định theo công
thức sau:
 a

kP
2 R(1  n 2 )

a là cạnh ngắn của ô
k=0,75 là hệ số phụ thuộc vào liên kết
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 3


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

P là cường độ áp lực nước tĩnh tại tâm ô đang xét
R=0,72. 2100=1512(daN/cm2)
n là tỷ số giữa cạnh ngắn và cạnh dài
Kết quả tính toán lập thành bảng như sau:
Ký hiệu ô
1
2
3
4
5
6
7
8
9

ai (cm)
111,1
111,1
111,1
83,35
83,35
83,35
83,35
41,65
41,65

bi(cm)
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5
126,5

n
0,878
0,878
0,878
0,659
0,659
0,659
0,659
0,329
0,329

Pi(daN/cm2)
0,056
0,167
0,278
0,375
0,458
0,542
0,625
0,688
0,729

 (cm)

0,3
0,5
0,7
0,7
0,7
0,8
0,9
0,5
0,5

Dựa vào bảng trên đã tính được, chọn chiều dày bản mặt  bm  0,9(cm)
2. Tính toán dầm phụ:
Dầm đơn, gối tựa là hai dàn ngang, nhịp tính toán B, tải trọng tác dụng phân bố đều trên
toàn chiều dài dầm là: qi  pi bi
Trong đó: pi là áp lực nước tác dụng lên dầm phụ
bi là bề rộng của tải trọng tác dụng lên dầm phụ thứ i
bi 

atr  ad
atr là khoảng cách từ dầm phụ thứ i đến dầm trên nó (i-1)
2

ad là khoảng cách từ dâm phụ thứ i đến dầm dưới (i+1)
Kết quả tính toán lập thành bảng sau:
Tên
dầm
1
2
3
4
5
6

Pi
(KN/m2)
11,11
22,22
41,665
50
58,335
70,835

atr (m)

ad(m)

1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165

1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

bi 

atr  ad
2

1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165

qi  pi bi

qtt  n p qi

12,34
24,69
34,73
41,68
48,62
29,5

13,574
27,159
38,203
45,848
53,482
32,45

Mmax
(daNcm)
27151,8
54325,6
76416,7
91708,9
106979
64909,1
Page 4


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

Mmax= 106979(daNcm) Suy ra Wx=114,3(cm3)

Vậy ta chọn dầm phụ là thép chữ C N0 18 với các đặc trưng hình học như sau:
h(mm) b(mm) d(mm) t(mm) R(mm) F(cm2)
180
70
5.1
8.7
9
20.7
Jx(cm4) Jy(cm4) Wx(cm3) Wy(cm3) rx(cm) ry(cm) Sx Zo(cm)
1090
86
121
17
7.24
2.04 68.8 1.94
Kiểm tra: khả năng chịu lực của dầm đã chọn kể cả bản mặt:
yc 
Jx 

W

x

0,9.52.9,45
 6,552(cm)
0,9.52  20,7
52.0,9 3
 2,898 2.0,9.52  1090  6,552 2.20,7  2375(cm 4 )
12
J
2375
 x 
 153(cm 3 )
y max 15,552

 max 

M max

W

x



106979
 699,21(daN / cm 2 )  mR  0,72.2100  1512(daN / cm 2 )
153

f
5 q.l 3
5 48,62.126,5 3
1
=
.
=
.
= 0,2.10-3 <
6
L
384 EJ
384 2,65.10 .2375
250

Vậy dầm phụ đảm bảo về cường độ và độ cứng.
3. Tính toán dầm chính:
a. Tính toán chọn kích thước dầm chính kể cả bản mặt tham gia chịu lực:
Tính hmin 

5 RLno  P TC   q TC
24 E
P  q

Trong đó:
2

R=1512(daN/cm )
no=600
L=7,06m
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 5


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN
E=2,65.106 daN/cm2
qTC=140,625 KN/m
q=154,688 KN/m
nP=1,1
Ptc=0
P=0

Thế số liệu vào ta được: hmin 
hkt  3 1,5bW

Tính

yc

5 1512.706.600 140,625
 45,77(cm)
24 2,65.10 6 154,688

Trong đó:

b  100
2

M max

qL2 154,688.7,06


 963,77585( KNm )  9637758,5(daNcm)
8
8

W yc 

M max 9637758,5

 6374,1789(cm3 )
R
1512

Thế số vào ta được hkt  3 1,5.100.6374,1789  98,516(cm)
hkt  hmin  h  98,516(cm)
hb  0,95h  0,95.98,516  93,5902(cm)

Chọn chiều cao bản bụng hb=100(cm)
Tính  b 
 b  1,5

hb

b



100
 1(cm)
100

Q
hb Rc

Ta có biểu đồ momen M và lực cắt Q sau:

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 6


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

546,049
Q (KN)
546,049
M (KNm)

963,776
Ta được Q=39136,16(daN)
Rc=0,72.1300=936(daN/cm2)
  b  1,5

39136,16
 0,63(cm)
100.936

Vậy chọn chiều dày bản bụng δb=1cm
Chọn δc =20mm=2cm
Chiều cao chính xác của dầm là h=hb+2 δc =100+2.2=104(cm)
hc=hb+ δc=100+2=102(cm)
3

Jc  W

yc

h  b hb
104 1.100 3

 6374,1789

 248124(cm 4 )
2
12
2
12

Vậy chiều rộng cánh là:
bc 

2J c

 c hc

2



2.248124
 23,9(cm)  24(cm)
2.102 2

b. Kiểm tra lại tiết diện dầm chính đã chọn:

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 7


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

690
20

X

126

1000
Xo

10

20

240

- Kiểm tra cường độ:
Ứng suất pháp lớn nhất xác định được:
M max
y max  R
Jx

 max 

Trong đó:
2

M max 

qL2 154,688.7,06

 963,77585( KNm )  9637758,5(daNcm)
8
8

F=0,9.69+2.24+1.100+2.24=258,1(cm2)
yc 
Jx 
y max

69.0,9.52,45
 12,6(cm)
258,1
69.0,9 3
24.2 3
1.100 3
24.2 3
 39,85 2.69.0,9 
 38,4 2 .2.24 
 12,6 2.1.100 
 63,6 2.2.24  462799(cm 4 )
12
12
12
12
 64,6( cm)

Thế số vào ta được:
 max 

9637758,5
64,6  1345,3(daN / cm 2 )  R  1512( daN / cm 2 )
462799

Ứng suất tiếp lớn nhất xác định theo:

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 8


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

 max 

Qmax S omax
 Rc
J o b

Trong đó:

qL 154,688.7,06

 546,049( KN )
2
2
F '  0,9.69  2.24  1.60  2.24  218,1(cm 2 )

Qmax 

y c' 

69.0,9.32,45
 7, 2(cm)
218,1

69.0,9 3
24.2 3
1.60 3
24.2 3
 25,25 2.69.0,9 
 23,8 2 .24.2 
 7,2 2.1.60 
 38,2 2.24.2  157972(cm 4 )
12
12
12
12
3
S 0  1.37, 2.18,6  2.24.38, 2  2525,52(cm )
Jo 

Thế số vào ta được:
 max 

54604,9.2525,52
 873( daN / cm 2 )  Rc  936( daN / cm 2 )
157972.1

Kết luận: Dầm ổn định về cường độ.
- Kiểm tra về độ cứng (độ võng):
f
5 q TC L3

l 384 E.J x

Trong đó:

qTC=140,625(daN/cm2)
L=706(cm)
E=2,65.106(daN/cm2)
Jx=462799(cm4)
α =0,8
Thế số vào ta được:
f
5
140,625.706 3

 6,6.10  4  16,7.10  4
6
l 384 2,65.10 462799.0,8

Kết luận: Dầm ổn định về độ cứng
- Tính liên kết hàn góc giữa bản cánh và bản bụng:
hh 

Qmax S oc
J o 2  R gh

Trong đó:

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 9


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

qL 154,688.7,06

 546,049( KN )
2
2
69.0,9 3
24.2 3
1.60 3
24.2 3
Jo 
 25,25 2.69.0,9 
 23,8 2 .24.2 
 7,2 2.1.60 
 38,2 2.24.2  157972(cm 4 )
12
12
12
12

Qmax 

S oc  2.24.23,8  2.24.38,2  2976(cm 3 )

  0,7
R gh  1500(daN / cm 2 )

Thế số vào ta được:
hh 

54604,9.2976
 0,5(cm)
157972.2.0,7.1500

Vậy lấy hh=0,6(cm)
- Kiểm tra ổn định:
Không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm.
Kiểm tra ổn định cục bộ của các ô dầm:
 b

  th

2

2

  b 
     m
   th 

Trong đó:


126,5
 1,7
74,8

d  hb  2 y b  74,8(cm)
2

2

2

 100 b 
 100 b 
 100.1 
  746
  K o 
 th  K o 
  1333,3( MN / m 2 )  13333( daN / cm 2 )
 
 2.37,4 
 hb 
 2 yb 
95 100 b
95 100.1
 th  (125  2 )(
)  (125  2 )(
)  211( MN / m 2 )  2110( daN / cm 2 )
d
74,8

1,7
M  M .37,4
b 
yb 
 8,08.10 5 M ( daN / cm 2 )
Jx
462799

b 

Q
hb  b



Q
Q

( daN / cm 2 )
74,8.1 74,8

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 10


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

I

II

III

IV

Lo=6500

c=280

V

VI

c=280

Kiểm tra ô thứ nhất:
Q=39136(daN)
M=3110700(daNcm)
Thế số vào ta tính ra được
 b

  th

2

2

 b 
     0, 25  0,72
   th 

Kiểm tra ô thứ 2:
Q=29350(daN)
M=7228000(daNcm)
Thế số vào ta được:
 b

  th

2

2

 b 
     0,19  0,72
   th 

Kiểm tra ô thứ 3:
Q=9784(daN)
M=9444400(daNcm)
Thế số vào ta được:
 b

  th

2

2

  b 
     0,08  0,72
   th 

Kết luận: các ô dầm ổn định.
Kết luận chung: dầm ổn định.
4. Tính toán dàn ngang:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 11


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

a. Xác định kích thước hình học của dàn ngang:


01

08

12

18

82

87

72

73

32

34

36

67

64

65

45

166,65

180,75

166,65

50

180,75

180,

100

194,

166,

166,7

194,

333,4

100

130,

83,3

39

7

hiệu
thanh
dàn
Chiều
dài

75

39

15

(cm)

b. Đưa tải trọng phân bố về mắt dàn:
Đây là dàn hình thang chịu lực tác dụng của tải trọng phân bố theo quy luật tam giác
của áp lực nước, bề rộng tác dụng của tải trọng là B.
Gọi các điểm nút là 0,1,2,3,4,5 ứng với các tải trọng tập trung tại các mắt dàn Pi
(i=0,1,2,3,4,5) và cường độ áp lực thủy tĩnh tại các mắt dàn qi (i=0,1,2,3,4,5).
qo

q1

0

0

1

W1
1

8

8

W2

7

7

q2
2

2
W3

q3
3

3
W4
4

4

q4

6

q5

W5

5

6
5

Tính áp lực thủy tĩnh tại mắt dàn theo công thức:
qi

TC

   hi B

qi  n p qiTC

Tính hợp lực của các lực phân bố tác dụng lên các thanh: Wi= diện tích của lực phân bố.
Tọa độ trọng tâm của hình thang Zi tra theo bảng 7.4 trang 198 giáo trình kết cấu thép.
Tải trọng phân bố tác dụng lên mỗi thanh giàn được đưa về các mắt dàn theo quy tắc
phân lực song song. Chẳng hạn như:

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 12


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

Po  W

1

Z1
l01

P1  W

1

(l01  Z 1 )
W
l01

2

Z2
l12

P2  W

2

l12  Z 2
W
l12

3

Z3
l 23

P3  W

3

l 23  Z 3
W
l 23

4

Z4
l34

P4  W

4

l 34  Z 4
W
l 34

5

Z5
l 45

P5  W

5

l 45  Z 5
l 45

Áp dụng các công thức trên ta lập được bảng sau:
Mắt dàn
hi(m)
B (m)
qi

TC

( KN / m )
TC

W

i

0
0
1,265
0

(KN )

Zi(m)
P

TC
i

5,85
6,435

(KN )

Pi (KN )

1
1,6665
1,265
21,08
17,56
0,5555
35,103
38,61

2
3,333
1,265
42,16
52,69
0,74
70,298
77,33

3
5
1,265
63,25
87,86
0,778
105,45
116

4
6,667
1,265
84,34
123,02
0,794
101,16
111,276

5
7,5
1,265
94,875
74,64
0,41
37,9
41,69

Tổng

391,341

Tổng áp lực tác dụng:
1

 P  2 H
i

2

B.1,1 

1
.10.7,5 2 .1, 265.1,1  355,78.1,1  391,358( KN )
2

Xác định sai số:
391,358  391,341
.100  0%  5%
391,358

c. Xác định nội lực các thanh dàn:
Sử dụng phương pháp tách nút để tính toán nội lực trong thanh.

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 13


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

Po

P1

P2

RA

P3

P4

RB

P5
RA=RB=195,67(KN)

Tên thanh
01
12
23
34
45
08
87
76
65
18
28
27
37
36
46

Nội lực (KN)
21,04
21,04
84,18
33,22
33,22
22,01
88,04
37,8
53,92
38,61
66,03
96,63
142,32
82,91
111,276

Trạng thái nội lực
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén

Chiều dài thanh (cm)
166,65
166,65
166,7
166,7
83,3
173,99
173,99
333,4
130,15
50
173,8
104
194,39
194,39
104

d. Chọn tiết diện thanh dàn:
- Chọn tiết diện cho thanh cánh thượng:

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 14


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

Thanh cánh trên thường dùng thép chữ I. Thanh cánh thượng của dàn ngang ngoài chịu
lực dọc còn chịu uốn do tải trọng ngang trực tiếp của áp lực nước cho nên ta tính thanh
cánh thượng như thanh chịu lực lệch tâm có kể cả phần bản mặt cùng tham gia chịu lực.
Chọn thanh 23 để tính toán vì thanh có lực dọc N=84,18(KN) lớn nhất thanh cánh
thượng và chiều dài l23= 166,7(cm)
Momen uốn là
2

q l
M max  TB 23
8
TC
q 3  63,25( KN / m)
q 2TC  42,16( KN / m)
q 2TC  q 3TC 42,16  63,25
q 

 52,705( KN / m)
2
2
TC
qTB  n p qTB
 1,1.52,705  57,98( KN / m)
TC
TB

57,98.1,667 2
 20,14( KNm )
8
M
201400
 max 
 128,7(cm 3 )
Ru
1565

 M max 
W

yc

Chọn tiết diện thanh cánh thượng là INo18
Kiểm tra tiết diện đã chọn khi có sự tham gia chịu lực của bản mặt:
540

X
1800
53,8

Xo

90

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 15


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

b  bc  50 bm  9  50.0,9  54(cm)
F  23,4  54.0,9  72(cm 2 )
54.0,9.(0,45  9)
yc 
 6,38(cm)
72
J x  1290  6,38 2.23,4  3,07 2.54.0,9 

W

max

 



54.0,9 3
 2703,8(cm 4 )
12

Jx
2703,8

 175,8(cm3 )
y max 15,38

N
M
8418 201400



 1263(daN / cm 2 )  Ru  1565(daN / cm 2 )

F W x
72
175,8

Thõa mãn điều kiện về cường độ.
Vậy ta chọn thép là INo18 cho tất cả các thanh cánh thượng.
- Chọn tiết diện cho thanh cánh hạ:
Thanh 78 là thanh bất lợi nhất vì thanh này có nội lực lớn nhất trong các thanh cánh hạ
N=88,04(KN) và chiều dài l78= 173,99(cm)
Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có:


N
N
 mR  F yc 
 .F
 .m.R

Đối với thanh cánh ta giả thiết:
1
  80 5
  0,75

8804
 7,88(cm 2 )
0,75.1490
l
173,99
 ryyc  x 
 2,17 (cm)
 gt
80

 F yc 
 rxyc

Chọn tiết diện thanh cánh hạ tiết diện chữ T được ghép bởi hai thép góc không đều cạnh
nối với nhau ở cạnh dài (vì rx=ry) là 2L80x50x6 có F1=7,55(cm2), rx1=2,55(cm),
ry1=1,4(cm) với δ=6mm
Kiểm tra cho tiết diện vừa chọn:
Độ mảnh thực của thép:

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 16


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

x 

l x 173,99

 68,23
rx
2,55
ly

y 

ry



173,99
 124,28
1, 4

5 1
  max   y  124,28 
 min  0, 4286

 

N

 min .F



8804
 1360( daN / cm 2 )  R n  1490(daN / cm 2 )
0,4286.7,55.2

Vậy ta chọn thép góc 2L80x50x6 cho tất cả các thanh cánh hạ.
- Chọn tiết diện cho thanh bụng:
Tính cho thanh bụng 73 là thanh có lực nén lớn nhất N73=142,32(KN), l73=194,39(cm)
Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có:


N
N
 R n  F yc 
F
Rn

Giả thiết đối với thanh bụng
 gt  100    0,6
F yc 
rxyc 
ryyc 

N
14232

 15,92(cm 2 )
 .Rn 0,6.1490
l0 x

 gt
l0 y

 gt



0,8.194,39
 1,56(cm)
100



194,39
 1,94(cm)
100

Chọn tiết diện thanh bụng tiết diện chữ T được ghép bởi hai thép góc đều cạnh nối với
nhau là 2L70x6 có F1=8,15(cm2), rx=2,71(cm), ry=3,18(cm) với δ=8mm
Kiểm tra cho tiết diện vừa chọn:
Độ mảnh thực của thép:
x 
y 

l 0 x 0,8.194,39

 57,39
rx
2,71
ly
ry



194,39
 61,13
3,18

1
  max   y  61,13 5
 min  0,85435

 

N

 min .F



14232
 1022(daN / cm 2 )  R n  1490(daN / cm 2 )
0,85435.8,15.2

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 17


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

Vậy ta chọn thép góc đều cạnh 2L70x6 cho tất cả các thanh bụng.
Tổng hợp các thép được dùng trong dàn như trong bảng sau:
BẢNG TỔNG HỢP THÉP:
Tên thanh
01

Trạng thái nội lực
Chịu kéo

Loại thép
INo18

12

Chịu kéo

INo18

23

Chịu kéo

INo18

34

Chịu kéo

INo18

45

Chịu kéo

INo18

08
87
76
65
18
28
27
37
36
46

Chịu nén
Chịu nén
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu kéo
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén

2L80x50x6
2L80x50x6
2L80x50x6
2L80x50x6
2L70x6
2L70x6
Dầm chính
2L70x6
2L70x6
Dầm chính

5. Tính toán dàn chịu trọng lượng:

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 18


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

0,5Pm Pm

Pm

Pm

Pm

R=3Pm

Pm

0,5Pm

R=3Pm

G

Vì dầm chính có chiều cao thay đổi nên dàn chịu trọng lượng là một dàn gãy khúc,
nhưng để đơn giản cho việc tính toán ta coi là dàn phẳng có nhịp tính toán = nhịp tính
toán của dầm chính.
a.Xác định trọng lượng cửa van:
Xác định trọng lượng cửa van theo công thức gần đúng sau:
G  0,55.F . F ( KN )

Trong đó: F là diện tích chịu áp lực nước của cửa van tính bằng m2
F=L.H=7,06.7,5=52,95(m2)
G  0,55.52,95. 52,95  219,91( KN )

G là trọng lượng cửa van được phân bố lên bản mặt và dàn chịu trọng lượng (KN)
Gọi G1 là trọng lượng bản thân cửa van phân cho phần dàn chịu trọng lượng.
G1  G

a trái

a
 a ph

Để an toàn coi atr=aph nên G1=0,5G
Trong đó: atr, aph là chiều dài khoảng mắt dàn ở phía trái và phía phải mắt đang xét
G1= 0,5.219,91=109,955(KN)
b. Sơ đồ tính toán:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 19


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

Dàn chịu trọng lượng thực tế không phải là dàn phẳng vì tiết diện dầm chính có thay đổi
từ đầu dầm ra giữa dầm, để đơn giản ta có thể coi là dàn phẳng, gối tựa của dàn tại vị trí
cột biên, nhịp dàn là L=7,06(m)
Tải trọng tính toán: trọng lượng G1 được đưa về các mắt dàn, trong đó:
0,5G
0,5.219,91
B
1, 265  19,7( KN )
L
7,06
1
19,7
P1m  Pm 
 9,85( KN )
2
2
R  3Pm  3.19,7  59,1( KN )
Pm 

9,85

19,7

19,7

59,1

19,7

19,7

19,7

9,85

59,1

c. Xác định nội lực trong dàn:
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 20


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

Dùng phương pháp tách nút để tìm nội lực trong thanh.
9,85

19,7
1

19,7

19,7

19,7

3

2

19,7
5

4

0

9,85
6

7

13

12

11

10

9

59,1

8
59,1

Ta tính được bảng sau:
Ký hiệu thanh dàn
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
0-13
1-12
2-11
3-10
4-9
5-8

Chiều dài thanh
(m)
1
1,265
1,265
1,265
1,265
1
1
1,265
1,265
1,265
1,265
1
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Nội lực (KN)

Trạng thái nối lực

6,92
12,13
13,87
13,87
12,13
6,92
0
6,92
12,13
12,13
6,92
0
59,1
49,25
29,55
19,7
29,55
49,25

Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
0
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
0
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Chịu nén
Page 21


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

6-7
0-12
1-11
2-10
4-10
5-9
6-8

7,5
7,57
7,61
7,61
7,61
7,61
7,57

59,1
49,73
30,01
10
10
30,01
49,73

Chịu nén
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo
Chịu kéo

d. Chọn tiết diện và kiểm tra lại tiết diện đã chọn:
Thực tế chỉ cần tính thanh bụng đứng và xiên vì hệ thanh cánh trên và dưới là bản cánh
của dầm chính.
Chọn tiết diện thanh bụng xiên của dàn chịu trọng lượng:
Thanh xiên có nội lực lớn nhất là thanh 0-12 có N=49,73 (KN) và l0-12=7,57(m)
Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có:


N
N
 R n  F yc 
F
Rn

Giả thiết đối với thanh bụng
 gt  100    0,6
Fyc 
rxyc 
ryyc 

N
4973

 5,56(cm 2 )
 .Rk 0,6.1490
l0x

 gt
l0 y

 gt



0,8.757
 6,056(cm)
100



757
 7,57(cm)
100

Chọn tiết diện thanh bụng tiết diện chữ T được ghép bởi hai thép góc L đều cạnh nối với
nhau là 2L80x6 có F1=10,6(cm2), rx=3,5(cm), ry=3,96(cm) với δ=8mm
Kiểm tra cho tiết diện vừa chọn:
Độ mảnh thực của thép:

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 22


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

x 
y 

l 0 x 0,8.757

 173,03
rx
3,5
ly
ry

757
 191,16
3,96



1
  max   y  191,16 5
 min  0,20768

 

N

 min .F



4973
 1129,5(daN / cm 2 )  R n  1490(daN / cm 2 )
0,20768.10,6.2

 max  191,16   gh  150

Vậy ta chọn thép góc đều cạnh 2L80x6 cho tất cả các thanh bụng.
Chọn tiết diện cho thanh bụng đứng cho dàn chịu trọng lượng:
Thanh đứng của dàn chịu trọng lượng bản thân cũng là thanh cánh hạ của dàn ngang
nên ứng suất trong thanh bằng tổng ứng suất do áp lực thủy tĩnh và do trọng lượng bản
thân sinh ra.
   n   bt  R
2
Trong phần tính dàn ngang ta chọn thanh cánh hạ là 2L80x50x6 với F=15,1(cm )

 bt

N btmax 5910


 391,39 ( daN / cm 2 )
Fth
15,1

n 

N

Fth

 ( daN / cm 2 )

4. Tính trụ biên:
Trụ biên chịu kéo đồng thời chịu uốn nên được tính như thanh kéo lệch tâm. Chọn tiết
diện chữ I, chiều cao bản bụng trụ biên lấy bằng chiều cao bản bụng dầm chính tại đầu
dầm, lấy chiều dày bản bụng bằng chiều dày bản bụng dầm chính. Bề rộng bản cánh
chọn đủ để bố trí bánh xe chịu lực, thường chọn bc=400mm. Chiều dày bản cánh bằng
chiều dày bản cánh dầm chính. Đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng lấy bằng
6mm.
Kích thước tiết diện đã chọn:
hb  60( cm)

 b  1(cm)
bc  40(cm)

 c  2(cm )
NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 23


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

20

1000
Xo

10

400

20

Các đặc trưng hình học của tiết diện:
F  2.2.40  1.60  220(cm 2 )
40.2 3
1.60 3
 31 2 .40.2) 2 
 171813(cm 4 )
12
12
Jx
171813


 5369(cm 3 )
y max
32

Jx  (

W

x

Xác định tải trọng tác dụng lên trụ biên:
Pi là áp lực do dầm phụ truyền tới
Pi  q i

B a tr  a d
B

h i
2
2
2

B=1,265(m)
i
0
1
2
3
4
5
6
7

at (m)
0
1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165
0,4165

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

ad (m)
1,111
1,111
1,111
0,8335
0,8335
0,8335
0,4165
0

hi (m)
0
1,111
2,222
4,1665
5
5,8335
7,0835
7,5

Pi (KN)
0
7,81
15,61
21,97
26,36
30,75
18,66
9,88
Page 24


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: TH.S PHẠM CAO
HUYÊN

Xác định trọng lượng cửa van theo công thức gần đúng sau:
G  0,55.F . F ( KN )

Trong đó: F là diện tích chịu áp lực nước của cửa van tính bằng m2
F=L.H=7,06.7,5=52,95(m2)
G  0,55.52,95. 52,95  219,91( KN )

Ta có lực dọc trong mỗi trụ biên là N=0,5G=0,5.219,91=109,955(KN)
Momen lớn nhất tại gối 0:
M max  P1 .1,111  P2 .2,222  7,81.1,111  15,61.2,222  43,36( KNm)

Kiểm tra điều kiện cường độ:
Thay vào điều kiện cường độ ta có:


N M max 109,955.10 2 43,36.10 4



 130,74(daN / cm 2 )  m.R  0,72.2100  1512(daN / cm 2 )
F W x
220
5369

Vậy tiết diện đã chọn thõa mãn điều kiện.

NGUYỄN THỊ HẢI ĐĂNG LỚP 50C1

Page 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×