thuyết minh đồ án thép

Theo phương ngang nhà: Vì nhà có cầu trục với sức trục nâng Q=16T... Nhịp nha 18m nén chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đôi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết điện cách đầ

THUYET MINH DO AN THEP

I SO LIEU CHO TRUOC:

1.1 Mã đề 1312 ứng với các số liêu sau:

- Nhip nha: L=18m

- Chiéu dai nha: D=17B=17.6=102m

- Cao trinh ray: H}=7,5m

- Suc truc: Q=16T

- Ap luc gió tiéu chuan Wo lay theo TCVN 2737 lay tại Nghệ An, chiều

cao dam cau chay tu chon

II XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CỦA KHUNG:

2.1 Theo phương ngang nhà:

Vì nhà có cầu trục với sức trục nâng Q=16T<30T nên khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị a=0m (trục định vị trùng với mép ngoài của cột)

Khoảng cách từ trục định vị đến trục Tay cầu trục:

Fay = (5 + 5) = R + is = (0,6 +0,75)m => chon Hgy=0,7m

+H,- là chiều cao của ray và đệm, chon sơ bộ H,=0,2m

Vậy H=1,5+0,7+0,2=2,4m

Nhóm sv thực hiện: 26 -2- GV hướng dẫn:

- Chiều cao của phần cột dưới: Hạ=H-H,=9,0-2,4=6,6m

Ghi chú:

- Cac gia tri Hx ; bk va Zmin tra bang IT.3 số liệu cẩu trục/Sức nâng 5-

32 tan, chế độ làm việc trung bình - Thiết kế khung thép nhà Công nghiệp

một tầng một nhịp-tác giả Phạm Minh Hà ứng với sức trục Q=16T

2.3.Sơ đỗ tính toán khung ngang :

Chọn tiết điện cột không đổi với độ cứng cột là I¡ Nhịp nha 18m nén

chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đôi hình nêm, dự kiến vị trí thay

đổi tiết điện cách đầu xà 3m

Với đoạn xà đài 3m độ cứng ở đầu xà và cuối xà là (giả thiết độ cứng của xà và cột tại chỗ liên kết xà-cột là như nhau) I¡ và I; Giải thiết tỷ số độ

Nhóm sv thực hiện: 26 -3- GV hướng dẫn:

cứng /,/1, =2e(1+3) « (heo Thiết Kế Khung Thép nhà công nghiệp một

tang, một nhịp-tác giải Phạm Minh Hà-trang l6 »

Do nhà công nghiệp có cầu trục nên chọn liên kết giữa cột với móng

là liên kết ngàm tại mặt móng tức cốt +0.00 Liên kết giữa cột với xà ngang

cũng là liên kết ngàm (liên kết cứng) nhằm mục đích tăng độ cứng và giảm

độ biển dạng của khung

SƠ ĐÒ TÍNH KHUNG NGANG

HI TÁI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG :

3.1 Tai trọng thường xuyên(tính tải :

Độ dốc mái ¡ = 10% > taga =0,1> a =5,71° nén Sina = 0,099; Cosa = 0,995

Tải trọng tỉnh tai tac dụng lên khung bao gồm: Trọng lượng của các tắm lợp mái, trọng lượng bản thân xà gò, trọng lượng bản thân khung ngang

va dam cau truc

- Trọng lượng bản thân các tam lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái

0,15kN/nử Trọng lượng bản thân xà ngang chọn sơ bộ IkN/m Tải trọng tỉnh tải tác dụng lên xà ngang :

Nhóm sv thực hiện: 26 -4- GV hướng dẫn:

- Trọng lượng bản thân tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự với mái

là 0,15kN/n” (từ cốt +0.00a đến cốt +1.50m xây tường gạch, phần còn lại

dùng tắm tôn đề lợp và khi tính toán ta bỏ qua phần tường xây cao l,5m) và

quy về thành lực tập trung đặt ở đỉnh cột:

P =ng,.B.(H — 1,5) = 1,1.0,15.6.(9,0— 1,5) = 7,45kM

Trong đó: H=9,0m là chiều cao cột

- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chon sơ bộ là IkN/m Quy thành tải tập trung và mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột :

3.2 Hoạt tải mái :

Tra bang 3-tai trong phân bố đều trên sàn và cầu thang theo cuốn TCVN2737-1995 có trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái thi công hoặc sữa

chữa mái (mái tôn) là 0,3kN/m” Quy đổi về tai phân bố đều tác dụng lên xà

SO DO HOAT TAI MAI NUA PHAI

Nhom sv thuc hién: 26 -6- GV hướng dẫn:

3.3 Tai trong gio :

Tra bang phụ lục E-phân vùng áp lực gió theo địa danh hành chính và

bảng bảng 4- giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng gió áp lực gió trên

lãnh thổ Việt Nam ứng với dia hinh thành phố vinh ta c6: Wo=1,25kN/m”

Hệ số vượt tai chon n=1,2

Tải trọng gió tác dụng vào khung gồm 2 thành phần: gid tac dung vao cột và gió tác dụng trên mái

Căn cứ vào dạng mặt bằng và độ dốc mái, các hệ số khí động có thể

xác định theo sơ đồ trong bảng 6-bảng chỉ dẫn xác định hệ số khí động- TCVN 2737-1995 kết hợp với nội suy ta được :

dạng địa hình-TC2737-1995 và nội suy ta có: k=0,976

Tải trọng gió tác dụng lên cột:

- _ Phía đón gió: ạ„ =z„.Wạ.k.C,.B = I,2.1,25.0,976.0,8.6 = 7,03&N /m

-_ Phía khuất gió: ạ, =z„.W,.k.C,;.B = 1,2.1,25.0,976.0,4.6 = 3,52kN /m

Nhóm sv thực hiện: 26 -7- GV hướng dẫn:

Tải trọng tác dụng lên mái :

GIO PHAI SANG

3.4 Hoạt tái cầu trục :

Tra bảng II.3 Sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tâng, một

nhip-Tac gia Pham Minh Ha ta co :

Nhom sv thuc hién: 26 -8- GV hướng dẫn:

tải trọng tháng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thong qua dam

cầu trục được xác định bằng cách bằng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa

của dâm và xêp các bánh xe của hai câu trục sát nhau vào vị trí bat lợi nhât,

xác định được các tung độ y; của đường ảnh hưởng ; từ đó xác định được áp

lực thắng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột :

cột, do đó sẽ lệch tâm so với trục cột là:

D max =n,„.3) p„„„.y, = 0.85.11.97,7.2/714 = 241.92KN Dain =n,.7,-) p„ụ,.}, = 0,85 1,1.20,9.2,/714 = 53,04KM

My, = Dụ,e= 241,92.0,5 =123.96kNm ; Mụy, = Dụ„e= 53,04.0,5=26,52kNm

DUONG ANH HUONG DE XAC DINH Dyax VA Dain

Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục

Dytax LEN COT TRAI

Nhom sv thuc hién: 26 - 10- GV hướng dẫn:

+ Sức nâng thiết kế của cầu trục: Q=16T=160kN

+ G,¿=11,9kN là trọng lượng ban thân xe con

- _ Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray:

Trong do: + nạ=2 là số bánh xe cầu trục ở một bên Tay

-_ Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm:

T=n.y7,Ty° > 7; =0,85.11.4,2975.2,714 = 10,91kN

Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cầu trục

Nhóm sv thực hiện: 26 -11- GV hướng dẫn:

LUC HAM COT PHAI

IV XÁC DINH NOI LUC :

Lựa chọn sơ bộ tiết điện của các cấu kiện:

- Kích thước cột: chiều cao cột h=50cm; bề rộng bản cách

b=(0,3+0,5)h=(15+25)=> chon b=20cm Chiéu day ban bung

1, = & “lh = (0,2 +0,7) = 0,6cm => chon ty=0,8cem; bề dày bản cách t=lem

- Kích thước tiết điện xà ngang:

Đối với Xà 3M: h=35cm; b/=20cm; t„=0,8cm và t=lcm

Đối với Xà 6M: h=25cm; b=20cm; ty=0,8cm va t=lem

Nhom sv thuc hién: 26 -12- GV hướng dẫn:

chạy nội lực chính là tiết diện lựa chọn sơ bộ như trên

Ghi chú: kích thước tiết diện khai báo trong chương trình Sap2000 để

Nội lực trong khung ngang được xác định cho từng trường hợp tải

1;5 1;6 1;7;9 1;5;7;11 | 1;4;6;8;12 | 1;4;7;9 Chan M 227.631 | -120.810 | -67.431 | 240.216 | -222.211 -09.337 Cột N 12.405 -2.007 279.164 -212.552 -74.543 -273.607

V 67.410 | -27.540 | -27.939 56.586 -48.850 -36.335

be M 116.970 | -64.162 | 116.970 | 140.477 140.477 Dưới

Trén M 65.113 | -67.312 | 65.113 -110.160 | 47.714 Vai N -47.248 | 18.705 | -47.248 16.876 -47.763

Chèn bảng xuât nội lực và tô hợp nội lực vào

V THIET KE TIET DIEN COT:

5.1 Xác đỉnh chiều dài tính toán :

Lựa chọn phương án tiết diện cột không đổi Tỷ số độ cứng của xà và

cột giả thiết của cột và xà là I/I,=l (I-là độ cứng của cột cũng là độ cứng

của tiết điện đầu xà 3m)

Trong đó : - H là chiều cao cột tính từ cốt £0.00 dén đỉnh cột (H=9,0m)

- Lla nhip nha (L=18m)

Vì cột liên kết với móng là liên kết ngàm nên hệ số chiều dài tính toán:

Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung I, lẫy

bằng các điểm khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyền vị

theo phương doc nha Gia thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ

Z với khoảng cách 2,2m, nên ¡, = 3,5m

Nhóm sv thực hiện: 26 -14-

0,5+0,56 n+014_ 0,5+0,14 ~ 1,287

GV hướng dẫn:

5.2 Chọn và kiểm tra tiết diện:

5.2.1 Lựa chọn tiết diện cột:

Diện tích tiết diện cột chọn sơ bộ như trên

TIET DIEN COT

5.2.2 Kiểm tra tiết diện cột:

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực bắt lợi nhất dùng đề tính

toán đó là cặp sau:

M=116,97kNm; N=-279,164kN; V=-27,939kN

Dây là cặp nội lực tại tiết diện đưới vai cột, trong bảng tổ hợp nội lực

do trường hợp tải trọng 1,7,9 gay ra

Các đặc trương hình học của tiết diện cột đã chọn như trên:

- _ Diện tích tiết diện: A=0,8.48+2.(1.20)=78,4cm”

- M6 men quan tinh theo phương x:

Tra bang phu luc IV.5 hé số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện 7 Ứng

với loại tiết điện 5 “Trang 98-Thiết kế khung thép nhà một tầng, một nhị, tg Phạm Minh Hà-Đoàn Tuyết Ngọc ” ta có:

Vi m, =3,85<20= không cần kiểm tra bền

5.2.2.2.Kiém tra điều kiện 6n định tông thể:

V6i 7, =1,83 va m, =3,85, tra “bang IV.3 hé sé ọ để kiểm tra ổn định của

cầu kiện tiết diện đặc, chịu nén lệch tâm(nén uốn), mặt phẳng tác dụng của

Nhóm sv thực hiện: 26 - 16- GV hướng dẫn:

Moomen trùng với mặt phẳng đối xung-trang 94, Thiét ké khung thép nha

một tang, một nhịp, tg Pham Minh Ha-Doan Tuyét Ngoc” va noi suy ta có:

9, =0,27791

- Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được

kiểm theo công thức:

Ø, = =12,8IkN/em” <y,.ƒ =1.21KN/cm° => thõa mãn điều

,.A 0,27791.78,4

kiện ồn định tổng thể trong mặt phẳng uốn

- Điều tkiện ồn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng

khung được kiểm tra theo công thức:

o,= ch A <7,.ƒ

Trước hết ta cần tính trị số momen ở 1/3 chiều cao cột đưới kế từ phía có

mômen lớn hơn Vì cặp nội lực dùng tính toán cột là tại tiết diên dưới vai cột

và do trường hợp tải trọng 1,7,9 gây ra nên trị số mômen tại tiết điện chân

cột do các trường hợp tải trọng tương ứng gây ra là:

Vì m„<5 nên hệ số xét đến ảnh hưởng của Mômen uốn và hình đạng của tiết

diện đến khả năng 6n định ngoài mặt phẳng của cột tính theo công thức:

Nhóm sv thực hiện: 26 -17- GV hướng dẫn:

V6i A, =84,75 85 Tra “Bang phu luc IV.2.Hé số uốn dọc cầu kiện nén đựng

tâm- trang 93- Thiết kế khung thép nhà một tang, mét nhip- tg Pham Minh

Hà-Đoàn Tuyết Ngọc” và nội suy ta có:

¢ = 0,687

Vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng được kiểm tra:

o,= c,.A 0,518.0,687.78.4 =———— -10,006&N/em” < y,.ƒ =1.21=21kN/em” thỏa mãn

Vậy tiết diện cột lựa chọn thõa mãn điều kiện ổn định tổng thẻ

5.2.2.3.Kiểm tra điều 6n định cục bộ:

trang 28- Thiết kế khung thép nhà một tầng, một nhịp- tg Phạm Minh Hà-

Đoàn Tuyết Ngoc” ta có

Nhom sv thuc hién: 26 - 19 - GV hướng dẫn:

_Kiém tra chuyén vi

ngang ở đỉnh cột

VI THIET KE XA NGANG:

6.1.Thiết kế tiết diện Xà 3M (đoạn xà có tiết diện thay đối):

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra cặp nội lực tính toán:

N=-37,170kN M=-127,690kNm V=36,797KN

Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà, trong bảng tổ hợp nội lực do các trường hợp tải 1,4,8,12

6.1.1 Lựa chọn tiết diện:

Mômen chống uốn cần thiết của tiết điện xà có thê xác định theo công thức:

w =0,13em va t, 20,6cm chon í„ =0,9em

Chiều cao tiết diện xác định theo chi phí tối ưu về chỉ phí vật liệu:

Theo yêu cầu cấu tạo và ồn định cục bộ, kích thước bản cánh được chọn như

Các đặc trưng hình học tiết diện xà

- Diện tích tiết điện: A=0,8.33+2.(1.20)=66,4cm?

- M6 men quan tinh theo phương x:

Vì m,=28,5§em>20cm; mà z =zz, > 20(vì z;>1)nên tiết diện xà được tính

toán và kiểm tra bền theo công thức:

=, M =3717 42789 16 74kN /em? <y, f =2(KN Jem?)

Ø

TA Tự 66,4 798

Tại tiết diện đầu xà có mômen uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần

kiêm tra ứng suât tương đương tại chô tiêp xúc giữa bản cánh và bản bụng theo công thức:

Ong = \o; + 3rỷ

M hy = 12769 33 — 1s 07yN /cm?

Woh 798 35 trong đó: oO, =

Vậy tiêt diện xà thão mãn điêu kiện bên

6.1.2.1.Kiếm tra điều kiện 6n đỉnh cánh và bản bung:

7 1% —l2s<2s P=2js.|2L10 _ 79

Vậy bản bụng không bị mắt ồn định cục bộ đưới tác dụng của ứng suất pháp

và ứng suất tiếp (không phải kiểm tra các ô bụng)

Kết luận: Tiết diện xà đã chọn đạt yêu cầu Tỷ số độ cứng của tiết diện xà (ở

chỗ tiếp giáp với cột) và cột đã chọn phù hợp với giả thiết ban đầu là bằng nhau

6.2.Thiết kế tiết điện Xà 6M (đoạn xà có tiết diện không thay đối):

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực tính tính toán:

M=42,766kNm N=-21,472kN V=2,147kN

Đây là cặp nội lực tại tiết điện cuối xà, trong bảng tô hợp nội lực do các

trường hợp tải 1,4 gây ra

6.2.1.Lựa chọn tiết diện:

Mômen kháng uốn cần thiết của tiết điện xà ngang:

Theo điều kiện cấu tạo thì t„>0,6cm=> chọn t„=0,8cm=> thỏa mãn với giả

Các đặc trưng hình học tiết điện xà

- Diện tích tiết điện: A=0,8.23+2.(1.20)=58,4em?

- Mô men quán tính theo phương x:

6.2.1.1 Kiém tra theo diéu kiện bền:

Vi m=22,lem>20cm; ma m, =m, >20(vi n=1)nén tiét dién xa dugc tinh toán và kiểm tra bền theo công thức:

tương tự trên, cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản

cánh và bản bụng xà ngang theo công thức:

_ 2 2

Oy =VO, +37;

trong do: oO, = M hy _ 4276.6 23 = 7.48kN / cm?

ơ„ =AJ7,48° + 0,12 =7,4§kN /cmẺ < 1,15y,.ƒ =24,15(KN /em”)

Vậy tiệt diện xà thão mãn điêu kiện bên

6.2.1.1.Kiếm tra điều kiên ôn định cục bô:

Vì tiết diện xà đã chọn có kích thước nhỏ hơn đoạn xà 4m nên không cần kiểm tra ôn định cục bộ của bản cánh và bản bụng

VILTHIET KE XA GO:

7.1 Tai trong tac dung lén xa go:

Tải trọng tác dụng lên xa gồ gồm: tải trọng tôn lợp mái, tải trọng lớp

cách nhiệt, tải trọng bản thân xà gò lấy sơ bộ 0,15 #V/z” và hoạt tải mái sửa

chita lay theo tiéu chuan 0,3 kN/m?

Nhom sv thuc hién: 26 - 25 - GV hướng dẫn: