ĐỒ án kết cấu THÉP CHƯƠNG 1cơ sở THIẾT kế

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢOBề rộng nhà: Khoảng cách từ trục định vị đến tim ray: Kiểm tra khe hở ngang an toàn giữa cột và đầu cầu trục: chọn trục định vị nằm tại mép ng

Trang 1

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:CƠ SỞ THIẾT KẾ 3

1.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ : 3

1.2 SỐ LIỆU VỀ VẬT LIỆU: 3

CHƯƠNG 2:KÍCH THƯỚC SƠ BỘ, 5

TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC KHUNG NGANG 5

2.1 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG: 5

2.2 CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG: 8

2.3.NỘI LỰC KHUNG NGANG: 11

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NGANG 23

3.1.THIẾT KẾ DẦM MÁI: 23

3.1.1.Tính toán các tiết diện ngang 23

3.1.2Thiết kế mối nối: 29

3.2 THIẾT KẾ CỘT THÉP: 34

3.2.1Giá trị nội lực tính toán: 34

3.2.2Kiểm tra tiết diện: 34

3.3.THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT LIÊN KẾT: 41

3.3.1 Thiết kế chân cột- liên kết cột với móng: 41

3.3.2.Thiết kế liên kết dầm mái với cột 48

CHƯƠNG 4: HỆ GIẰNG; KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC;CÁC KẾT CẤU THỨ YẾU 59

4.1.HỆ GIẰNG: 59

Trang 2

4.3.VAI CỘT: 68

4.4 KẾT CẤU BAO CHE: 70

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG 1:CƠ SỞ THIẾT KẾ

Trang 3

fu(MPa)

Trang 4

Trang 5

CHƯƠNG 2:KÍCH THƯỚC SƠ BỘ, TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC KHUNG NGANG 2.1 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG:

Pmax(kg)

W(mm)

D(mm)

H(mm)

Tw(kg)

Trang 6

D: Khoảng cách từ đỉnh ray đến điểm cao nhất của cầu trục

F0: Khoảng cách từ nách khung đến điểm thấp nhất của các thiết bị hay kết cấu treo

( ví dụ: thiết bị chiếu sang, lối đi lại dọc hoặc ngang nhà)

F0 = 0mm

75mm: Là khe hở an toàn giữa khe trục (hoặc xe con) và kết cấu bên trên của nó

F1: Khoảng hở dự phòng, lấy bằng nhưng không nhỏ hơn 100mm (khi mà không có thiết

Trang 7

Trang 8

Bề rộng nhà:

Khoảng cách từ trục định vị đến tim ray:

Kiểm tra khe hở ngang an toàn giữa cột và đầu cầu trục:

(chọn trục định vị nằm tại mép ngoài của xà gồ vách)

Chiều cao tiết diện xà gồ vách:

tương ứng với bước cột là 6m

Khoảng cách từ tim ray đến đầu mút của cầu trục:

Trang 9

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢOVới 75mm là khoảng hở giữa cầu trục và cột.

2.2 CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG:

2.2.1.Tĩnh tải:

(Mái và vách tole dày 0,5mm, xà gồ thép chữ Z với tổng trọng lượng bản thân là:

Tĩnh tải mái tác dụng lên dầm mái ( giá trị tính toán ):

Tĩnh tải vách tác dụng lên cột ( giá trị tính toán ):

Hệ số vượt ải của tĩnh tải(vật liệu thép):

2.2.2.Hoạt tải mái:

Đối với mái nhẹ,theo TCVN 2737:1995 quy định giá trị tiêu chuẩn của hoạt tải mái là:

Hệ số vượt tải của hoạt tải mái: ;

cosα≈1 :với α :là góc nghiêng của mái so với phương nằm ngang

2.2.3.Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang: (trường hợp có 1 cầu trục)

Tải trọng thẳng đứng :lớn nhất Dmax và bé nhất Dmin do cầu trục truyền lên vai cột giá trị tính toán được tính như sau :

Trang 10

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢOTrong đó:

: là hệ số vượt tải của cầu trục ( )

B: là nhịp đỡ của dầm cầu trục (bước cột)

W: là khoảng cách giữa 2 bánh xe cầu trục

Trọng lượng dầm đỡ cầu trục và ray:

Chọn wrw = 1 (kN/m)

Giá trị moment lệch tâm ứng với giá trị tải trọng:

Khoảng cách từ tim ray đến tim cột:

Trang 11

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢOCe2= -0.8

Ce3 =- 0.6

Tải trọng phân đố đều trên cột

Phía đón gió:

Phía khuất gió:

Tải trọng phân bố đều trên dầm:

Phía đón gió:

Phía khuất gió:

Trong đó:

: hệ số vượt tải gió

:giá trị của k tại độ sâu 10m

2.3.NỘI LỰC KHUNG NGANG:

1.TT ( tĩnh tải) 2.HT (hoạt tải) 3.Dmax trái ( Dmax bên trái )

4 Dmax phải ( Dmax bên phải ) 5.T trái ( TLA từ trái sang phải ) 6.T phải ( TLA từ phải sang trái ) 7.Gió trái ( gió từ trái sang phải ) 8.Gió phải ( gió từ phải sang trái )

Bảng tổ hợp nội lực:

Trang 12

xphả

i trái phải tráió phải T T tráix

xphả

Trang 13

Trang 14

Hình 2.2 Mô hình khung ngang 3D

c Phân tích nội lực khung ngang bằng Sap2000:

*Sơ đồ chất tải:

Tĩnh tải

Trang 15

Hoạt tải mái:

Dmax trái:

Trang 16

Dmax phải:

T trái:

Trang 17

T phải:

Gió trái:

Trang 18

Gió phải:

Biểu đồ bao moment:

Trang 19

Biểu đồ bao lực cắt:

Biểu đồ bao lực dọc:

Trang 20

Chuyển vị đứng tại đỉnh khung: (tĩnh tải + hoạt tải mái):

Chuyển vị đứng do tỉnh tải gây ra

Trang 21

Chuyển vị đứng do hoạt tải mái gây ra

Ta có:

Chuyển vị ngang tại nách khung (tĩnh tải+ gió trái) :

Chuyển vị ngang do tĩnh tải gây ra

Trang 22

Chuyển vị ngang do gió trái gây ra

Ta có:

Chuyển vị ngang tại vai cột(tĩnh tải+ T trái) :

Trang 23

Chuyển vị ngang tại vai cột do tĩnh tải gây ra

Chuyển vị ngang tại vai cột do T trái gây ra

Trang 24

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NGANG

3.1.THIẾT KẾ DẦM MÁI:

3.1.1.Tính toán các tiết diện ngang

- Từ kết quả phân tích nội lực khung ngang, ta lựa chọn các giá trị nội lực gây nguy hiểm cho dầm mái

- Mỗi phần tử cần chọn giá trị nội lực tại ít nhất 3 vị trí:2 phần tử đầu đoạn và 1 phần tử giữa.Và các giá trị nội lực là:

3.1.1.1Giá trị nội lực tính toán.

Trang 25

3.1.1.2 Thiết kế và kiểm tra tiết diện tại nách khung:

Module kháng uốn yêu cầu:

- Chiều cao hợp lý của bảng bụng:

Trang 26

Trang 27

Liên kết cánh với bụng dầm:

- Đường hàn góc liên kết cánh và bụng dầm có chiều cao như sau trên suốt chiều dài dầm

và không nhỏ hơn giá trị tối thiểu cho trong Bảng 43 của TCVN 5575:2012

- Chiều cao đường hàn tại mọi vị trí phải thỏa điều kiện:

Kiểm tra tiết diện theo điều kiện ổn định cục bộ:

Trang 28

Ta thấy

→ Vậy ta không cần gia cường thêm sườn cứng ngang

Kiểm tra tiết diện theo điều kiện ổn định tổng thể:

- Bố trí thanh giằng cánh dưới với 2 bước xà gồ, mỗi xà gồ cách nhau 1.5m

- Tính theo công thức Bảng 13 TCVN 5575:2012;

Vậy chọn tiết diện I700x8x200x12 làm tiết diện lớn nhất của kèo.

3.1.1.3 Tính toán và chọn tiết diện tại đỉnh nóc:

f

b mm

f

t

I cm

x 3

W

f kN/cm

c 2

.f kN/cm

Các công thức kiểm tra bền:

Trang 29

+Kiểm tra tiết diện theo ứng suất tiếp lớn nhất:

Thỏa điều kiện ứng suất tiếp lớn nhất

+Kiểm tra tiết diện ứng suất tương đương:

Kiểm tra tiết diện theo điều kiện ổn định cục bộ:

- Ta thấy

→ Vậy ta không cần gia cường thêm sườn cứng ngang

Kiểm tra tiết diện theo điều kiện ổn định tổng thể:

- Bố trí thanh giằng cánh dưới với 2 bước xà gồ,mỗi xà gồ cách nhau 1.5m

- Tính theo công thức Bảng 13 TCVN 5575:2012

Trang 30

Vậy chọn tiết diện I300x8x200x12 làm tiết diện nhỏ nhất của kèo.

3.1.2Thiết kế mối nối:

3.1.2.1.Mối nối tại đỉnh nóc:

Nội lực tính toán

Lực cắt và lực dọc không đáng kể

Trang 31

Tính và chọn đường kính boulon

- Chọn boulon cường độ cao cấp 8.8

-Chọn số lượng boulon mỗi bên cánh là 4

-Tính và chọn đường kính boulon

→ chọn boulon có Boulon cánh trên chọn (dư khả năng chịu lực)

Trang 32

Theo kim loại đường hàn:

Theo kim loại biên nóng chảy:

→ Vậy ta chọn đường hàn

90 55 200

8 200

Hình 3.1 Mối nối đỉnh kèo thép

3.1.2.2:Thiết kế mối nối trung gian:

Nội lực tính toán

Lực cắt và lực dọc không đáng kể

Lực dọc quy đổi trong cánh do :

Kiểm tra độ bền của cánh kéo :

Tính và chọn đường kính boulon

-Chọn boulon cường độ cao cấp 8.8

-Chọn số lượng boulon mỗi bên cánh là 4

Trang 33

Theo kim loại đường hàn:

Theo kim loại biên nóng chảy:

→ Vậy ta chọn đường hàn

Trang 34

Hình 3.2 Mối nối trung gian

Trang 35

3.2.2Kiểm tra tiết diện

 Chiều dài tính toán

- Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung (dùng phụ lục D-TCVN 5575:2012):

- Xác định hệ số chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung:

Trang 36

→ chọn Cột dưới:

Cột trên:

- Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung là khoảng cách giữa các điểm kiềm chế

 Kiểm tra điều kiện bền:

Với là hệ số điều kiện làm việc của cột (Bảng 3 TCVN 5575:2012)

 Kiểm tra tiết diện (chỉ cần kiểm tra phần cột dưới)

I cm

→ Tiết diện I700x8x200x12 thỏa điều kiện bền.

Trang 37

 Tính chi tiết cho cặp nội lực

- Độ lệch tâm tương đối

Trang 38

- Điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung :

→ Thỏa điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung

Trang 39

-213.03 -160.64 104 83706 2312 5.97 1.236 7.37 28.37015 58.4241 1.95 0.165 21.16 8.93-105.64 34.36 104 83706 2312 13.83 1.236 17.09 28.37015 58.4241 1.95 0.165 21.16 1.91409.22 22.50 104 83706 2312 81.81 28.37015 58.4241 1.95 21.16

A cm

x 4

I cm

x 4

W cm

→ Vậy tiết diện I 700x8x200x12 thỏa điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung.

 Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung:

Trong đó c là hệ số lấy theo điều 7.4.2.5, TCVN 5575:2012

là hệ số uốn dọc quanh trục y-y lấy theo điều 7.3.2.1

Trang 40

Trong đó giá trị của lấy theo bảng E.1 TCVN 5575:2012 và phụ thuộc vào tải trọng và thông

số .Trị số của được tính như sau:

Trang 41

- Điều kiện

→ Thỏa điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung

 Tính tương tự cho các cặp nội lực còn lại, ta có bảng kết quả như sau

n 2

→ Vậy tiết diện I 700x8x200x12 thỏa điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung.

 Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng:

Trang 42

3.3.THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT LIÊN KẾT:

3.3.1 Thiết kế chân cột- liên kết cột với móng:

3.3.1.1Giá trị nội lực tính toán:

Trang 43

Cường độ tính toán của bê tông:

Mođun đàn hồi của bê tông:

 Chọn boulon cấp 8.8, chế taọ từ thép tròn cấp SS400 với:

- :hệ số điều kiện làm việc của liên kết boulon (Bảng 38,TCVN 5575:2012)

- :cường độ tính toán khi làm việc chịu kéo của boulon (Bảng 10,TCVN 5575:2012)

- ;cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của boulon

Hình 3.3.Kích thước sơ bộ của bản đế

 Kiểm tra điều kiện bền nén của bê tông móng , ứng với cặp nội lực:

Trang 44

 Kiểm tra lại diện tích bản đế cho cặp nội lực:

=>Ta nhận thấy cặp nội lực này có trị số lớn và độ lệch tâm cũng lớn nên chọn cặp này để kiểm tra đầu tiên:

- Độ lệch tâm của tải trọng

→ Có vùng kéo dưới bản đế, áp lực dưới bản đế phân bố dạng tam giác (trong khoảng y)

Trang 45

- Diện tích tiết diện cần thiết của mỗi boulon:

→ Chọn boulon có

Áp lực dưới bản đế có dạng hình tam giác

 Kiểm tra lại y:

Giá trị y là nghiệm của phương trình bậc 3:

Trang 46

- Ta có:

- Giải phương trình bậc 3 bằng máy tính:

- Lực kéo và ứng suất trong các boulon:

Trang 47

PL

t cm

 Kiểm tra boulon neo với tổ hợp

- Tổng lực kéo trong 4 boulon neo

:là khoảng cách giữa 2 trục của bản cánh:

- Ứng suất kéo trong boulon

→ thỏa điều kiện

 Tính chiều dày bản đế khi chịu nhổ:

- Moment uốn trong bản đế do sự nhất lên của cánh

- Chiều dày của bản đế- do sự nhất lên của cánh

Trang 48

Trang 49

Hình 3.4.Chi tiết cấu tạo chân cột

3.3.2.Thiết kế liên kết dầm mái với cột

3.3.2.1.Giá trị nội lực tính toán:

- Tiết diện cột I700x8x200x12

- Tiết diện dầm mái I700x8x200x12

- Chọn kiểu liên kết 2 boulon mỗi hàng, giả sử liên kết gồm 10 boulon, sử dụng boulon

có

- Kích thước mặt bích:

- Bố trí boulon như hình vẽ:

Trang 50

492 612 782

y

Trang 51

(cm2)

Y(cm)

Wx=AxY(cm3)

d cm

2 4

I A.d cm

4

I cm

 Tính ứng suất trong các phần tử và kiểm tra khả năng chịu lực:

- Ứng suất kéo trong hàng boulon ngoài cùng:

- Ứng suất cắt trong các boulon(10 boulon):

Trang 52

 Tính chiều dày bản nối (mặt bích): có phân chia tỷ lệ chịu lực hợp lý giữa cánh sườn

Trang 53

- Lực kéo trong các phần tử tương ứng với tác dụng của mỗi boulon hàng trong

Do ở xa bản cánh, nên bỏ qua phần lực truyền vào cánh( xem toàn bộ đều truyền vào bụng) → lực kéo trong bụng

- Moment uốn và chiều dày mặt bích:

Trang 54

→ Chọn chiều dày mặt bích 22(mm)

 Kiểm tra ứng suất trong cánh kéo và sườn cứng:

 Trong cánh kéo

 Trong sườn góc

 Tính chiều cao đường hàn:

 Hàn sườn góc vào mặt bích:chọn que hàn N46,phương pháp hàn tay, có bề dày

lớn nhất 20mm.Tra bảng 43-TCVN 5575:2012 ta được Nội lực tính toán:

Theo tiết diện kim loại đường hàn

Theo tiết diện biên nóng chảy

Trang 55

→ Chọn

 Hàn bụng vào mặt bích: chọn que hàn N46,phương pháp hàn tay,có bề dày lớn

nhất 20mm.Tra bảng 43-TCVN 5575:2012 ta được Nội lực tính toán:

Theo tiết diện kim loại đường hàn:

- Nội lực tính toán

 Xác định vị trí trục trung hòa và moment quán tính

Trang 56

Chọn tâm của cánh chịu nén làm hệ cơ sở

(cm2)

Y(cm)

Wx=AxY(cm3)

d cm

2 4

I A.d cm

4

I cm

Trang 57

- Ứng suất cắt trong các boulon(10 boulon):

- Lực kéo trong các phần tử tương ứng với tác dụng của mỗi boulon hàng ngoài

Trong cánh kéo boulon hàng 5

Trong cánh kéo boulon hàng 4

Trong bản bụng boulong hàng 5

Trang 58

- Moment uốn và chiều dày mặt bích:

Trang 59

 Hàn cánh vào mặt bích:chọn que hàn N46,phương pháp hàn tay,có bề dày lớn

nhất 20mm.Tra bảng 43-TCVN 5575:2012 ta được

 Nội lực tính toán:

Theo tiết diện kim loại đường hàn

→ Chọn

 Hàn bụng vào mặt bích: chọn que hàn N46,phương pháp hàn tay,có bề dày lớn

nhất 20mm.Tra bảng 43-TCVN 5575:2012 ta được Nội lực tính toán:

Theo tiết diện kim loại đường hàn:

→ Chọn

Trang 60

Hình 3.6 Cấu tạo mối nối nách khung.

Trang 61

CHƯƠNG 4: HỆ GIẰNG; KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC;CÁC KẾT CẤU THỨ YẾU 4.1.HỆ GIẰNG:

 Giả thiết sơ bộ tiết diện các thanh chống và thanh giằng:

 Tải trọng gió tác dụng vào các nút:

- Diện tích đón gió của các nút

Nút 1:

Nút 2:

Nút 3:

Trang 62

X

P3 T

Hình 4.2 Sơ đồ hệ giằng cột

 Nội lực trong các thanh giằng mái:

- Các thanh chống dọc:

Trang 63

 Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh giằng mái:

 Các thanh xiên của hệ giằng mái:

- Giả thiết tiết diện các thanh xiên là như nhau là , do đó ta chọn thanh có giá trị nội lực lớn nhất để kiểm tra

- Khả năng chịu lực:

Không đủ khả năng chịu lực, cần thay thế thanh có đường kính lớn hơn

(Tuy nhiên trong một vài trường hợp thẩm định thiết kế, người ta cho phép dùng thanh vừa nêu, vì sai số dưới )

→ Vậy chọn tiết diện thanh xiên là

 Các thanh chống dọc của hệ giằng mái:

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	3,48 MB