Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng Nhà máy cơ khí Vinh, Tp Nghệ An

Sau 5 năm hc tp và nghiên cu tại trưng Đại hc kin Trĩc Hà ni . Dưới s dy dỗ, ch bảo tn tình cđa các thầy, cô trong trưng. Em đã tích lu đưỵc lưỵng kin thc cần thit đĨ làm hành trang cho s nghiƯp sau này. Qua k làm đ án tt nghiƯp kt thĩc khoá hc 1996 2001 cđa khoa xây dng, các thầy, cô đã cho em hiĨu bit thêm đưỵc rt nhiỊu điỊu bỉ ích, giĩp em sau khi ra trưng tham gia vào đi ngị những ngưi làm công tác xây dng không còn bỡ ngỡ. Qua đây em xin chân thành cảm ơn: PGS TS: NGUYƠN KHắC SINH TS : PHạM MINH Hà PGS TS: VƯƠNG VĂN THàNH THS : NGUYƠN HOàI NAM

dỗ, chỉ bảo tận tình của các thầy, cô trong trường Em đã tích luỹ được lượng kiến thứccần thiết để làm hành trang cho sự nghiệp sau này.

Qua kỳ làm đồ án tốt nghiệp kết thúc khoá học 1996 - 2001 của khoa xây dựng, cácthầy, cô đã cho em hiểu biết thêm được rất nhiều điều bổ ích, giúp em sau khi ra trườngtham gia vào đội ngũ những người làm công tác xây dựng không còn bỡ ngỡ Qua đây emxin chân thành cảm ơn:

PGS TS: NGUYễN KHắC SINH

TS : PHạM MINH Hà

PGS TS: VƯƠNG VĂN THàNH

THS : NGUYễN HOàI NAM

Đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, giúp emhoàn thành được nhiệm vụ mà trường đã giao Em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trongtrường Đại học kiến Trúc Hà nội đã tận tình dậy bảo trong suốt quá trình học tập, nghiêncứu

Mặc dù đã cố gắng hết mình trong quá trình làm đồ án, nhưng do kiến thức còn hạnchế nên khó tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong được các thầy cô và các bạnchỉ bảo thêm

Hà Nội ngày 1 tháng 6 năm 2007

Sinh viên

NGUYễN CÔNG TÂM

Trường đại học kiến trúc hà nội

Khoa xây dựng

Phần 1 Kiến trúc 10%

Giáo viên hướng dẫn: pgs TS nguyễn khắc sinhSinh viên thực hiện: Nguyễn Công Tâm

nhà xuởng có tầm cỡ và quy mô phù hợp với các dây truyền công nghệ sản xuất tiên tiếnhiện nay.

Đứng trước thực tế đó nhà máy cơ khí VINH được đầu tư xây dựng với dây truyềncông nghệ tiên tiến và hiện đại Là một trong những công trình quan trọng của tỉnh nghệ

an nói riêng và khu vực miền trung nói chung Nó tạo tiền đề cho việc đẩy mạnh sựphát triển toàn diện của tỉnh và khu vực

2- Vị trí địa lý.

Công trình Nhà máy cơ khí vinh nằm trên khu công nghiệp trọng điểm củathành phố VINH tỉnh Nghệ An Công trình nằm cạnh đường quốc lộ rất thuận lợi vềgiao thông cũng như các điều kiện thi công xây dựng Tổng diện tích khu đất xây dựngnhà máy là: 27000 (m2), tổng diện tích xây dựng là: 13413 (m2)

3- Điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn.

Nhà máy nằm trên nền đất của khu công nghiệp thành phố VINH đã được san lấpmặt bằng, trước đây là khu bãi hoang nay đã được cải tạo nên có địa hình bằng phẳng,mực nước ngầm tương đối sâu so với cốt thiên nhiên, địa chất công trình thuộc loại đấttương đối tốt (Xem báo cáo địa chất công trình ở phần thiết kế nền móng )

Nhiệt độ bình quân hàng năm là 27c chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất(tháng 4) và tháng thấp nhất (tháng 12) là 26c.Thời tiết hàng năm chia làm hai mùa rõ rệt

là mùa mưa và mùa khô Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đếntháng 3 năm sau Độ ẩm trung bình từ 75% đến 80% Tháng có sức gió mạnh nhất làtháng 8, tháng có sức gió yếu nhất là tháng 11.Tốc độ gió lớn nhất là 28m/s

4- Quy mô và đặc điểm công trình.

Công trình nhà máy cơ khí vinh là công trình công nghiệp có quy mô tương đốilớn Tuy nhiên các nhà xưởng không quá lớn, được trang bị các dây truyền công nghệ sảnxuất hiện đại và tiên tiến

* Quy mô

Quy mô công trình bao gồm ba khu nhà xưởng sản xuất tạo thành một dây chuyềnkhép kín Trong đó khu nhà xưởng chính là dãy nhà 3 nhịp, với chiều rộng mỗi nhịp là18m, khoảng cách của các bước cột là 6m Do công trình có chức năng sản xuất sản phẩmnên kiến trúc của công trình đơn giản Các nhà xưởng của công trình đều là nhà một tầng

có mái dốc về hai phía và không bố trí của trời Với độ dốc đảm bảo khả năng chịu lựccủa kết cấu khung và yêu cầu thoát nước mưa Ngoài ra công trình còn có khu vực hànhchính, đường nội bộ, dải cây xanh và các công trình phụ cận khác Nền của công trình

được tôn cao 30 cm so với mặt đất tự nhiên

* Đặc điểm

Các nhà xưởng đều có trang bị cầu trục trong nhà Trong đó khu nhà xưởng chính(nhà 3 nhịp) được trang cầu trục có sức trục lớn nhất với mỗi nhịp nhà có 2 cầu trục Dựkiến khu nhà xưởng chính sử dụng cầu trục do hãng ABUS sản xuất có sức nâng 20 tấn vàmóc cẩu mềm Đỉnh ray cầu trục dặt ở mức cao trình + 7,500 m so với cốt ± 0,000 (mứccốt trong nhà)

Chi tiết xem bản vẽ KT – 01, 03

+ Kết cấu bao che

+ Kết cấu dầm cầu chạy

5.1- Kết cấu móng

Công trình dự kiến dùng giải pháp móng nông trên nền thiên nhiên, tuỳ theo báo cáo

địa chất khi khoan thăm dò mà có thể dùng các biện pháp sử lý nền móng khác nhau khi

có báo cáo khảo sát địa chất cụ thể Do khung ngang là kết cấu thép nên phía mặt trênmóng được chôn sẵn các bu lông neo, vị trí và số lượng bu lông neo được xác định theotính toán liên kết cột với móng Sau khi neo cột vào móng đế cột được bọc bê tông đểchống rỉ (Báo cáo địa chất xem phần thiết kế móng)

5.2- Kết cấu khung ngang

Với đặc điểm công trình là nhà sản xuất, không có cửa trời như trên đã giới thiệu.Sức tải của cầu trục trên các nhịp 18m là Q = 20 Tấn, mỗi nhịp gồm hai cầu trục Do đótải trọng thẳng đứng cũng như tải trọng ngang do cầu trục tác dụng lên khung không quálớn, công trình ít chịu ảnh hưởng của gió bão

Để hoà chung với sự phát triển mạnh mẽ trong nghành công nghiệp xây dựng củanước ta hiện nay Nên kết cấu khung ngang của công trình lựa chọn là khung thép nhẹ

(khung thép tiền chế) với các ưu điểm của nó, hết sức phù hợp với tầm cỡ và quy mô công

trình Cột của khung dự kiến dùng phương án cột đặc không thay đổi tiết diện được chếtạo từ thép bản Cột được liên kết ngàm với móng và liên ngàm với rường ngang Khung

có khẩu độ 18m, bước cột 6m Rường ngang của khung cũng là kết cấu đỡ xà gồ mái,cũng được chế tạo từ thép bản, độ dốc cánh trên là 1

10

i  , rường có thay đổi tiết diện mộtlần tại vị trí đầu rường và đỉnh rường

5.3- Kết cấu đỡ mái

mang xây gạch dày 22 (cm), cao đến cao độ + 3,000m so với cốt ± 0,000nhằm thuận tiệncho việc lắp đặt hệ thống củă sổ và của đi cũng như hệ lanh tô Bên cạnh đó hệ tường xâygạnh tạo điều kiện liên kết thống nhất với hệ tường trong không gian nhà xưởng và thuậnlợi cho việc lắp đặt các thiết bị của dây truyền công nghệ Tường được xây trên hệ giằngmóng và chỉ chịu tải trọng bản thân.

Ngoài các kết cấu chính ở trên còn có hệ dầm cầu chạy, hệ khung hồi chống gió đều

được những điểm cần chiếu sáng trong nhà xưởng

6.2 - Hệ thống điện

Tuyến điện trung thế 15 KV qua ống dẫn đặt ngầm dưới đất đi vào trạm biến thế củanhà máy Ngoài ra còn có điện dự phòng cho nhà máy gồm các máy phát điện chạy bằngDiesel cung cấp Khi nguồn điện chính của công trình bi mất vì bất kỳ một lý do gì, máyphát điện sẽ cung cấp điện đầy đủ cho các nhu cầu cần thiết và cấp bách

6.3- Hệ thống thông gió

Đường ống thông gió trong nhà xưởng được bố trí ở những vị trí cần thiết của dâychuyền công nghệ, ngoài ra hệ thống cửa sổ bao quanh nhà ngoài nhiệm vụ chiếu sángcũng góp phần thông gió tự nhiên

6.4- Hệ thống cấp thoát nước

6.4.1- Hệ thống cấp nước sản xuất

Nước sử dụng cho nhà máy được lấy từ hệ thống cung cấp nước của khu vực quatrạm bơm riêng của nhà máy đến các bể chứa nước và các vị trí cần thiết của xưởng sảnxuất

6.4.2- Hệ thống thoát nước và sử lí nước thải công trình

Nước mưa trên mái công trình được thu vào sênô và đưa về bể sử lí nước thải cùngvới nước thải từ các xưởng sản suất, sau khi sử lí được đưa ra hệ thống thoát nước chung.của khu vực

Phần 2 kết cấu 45%

Giáo viên hướng dẫn: TS Phạm Minh HàSinh viên thực hiện: Nguyễn Công Tâm

I - Tính toán Dầm cầu trục

*Tính toán dầm cầu trục theo TCXDVN 338:2005

- Số liệu về cầu trục

Công trình sử dụng loại cầu trục có sức trục Q =20 (T) với móc cẩu mềm Do hãngABUS của cộng hoà liên bang Đức sản xuất có các số liệu như trong bảng 1:

Bảng1: Số liệu cầu trục chạy điện Q =20 (T), một móc chế độ làm việc trung bình

Sức

trục

Nhịp Kích thước Gabarit chính

Loại ray

20 16,5 3930 2900 1660 180 2 KP-70 11,9 2,37 1,19 8,54

- Loại ray sử dụng

Căn cứ vào sức trục của cầu trục ta lụă chọn loại ray KP – 70 có các số liệu chínhnhư trong bảng 2:

Bảng2: Số liệu loại ray sử dụng KP - 70

Loại ray Khối lượng

Tải trọng tác dụng lên dầm cầu trục được xác định theo TCVN 2737-1995

a) Tải trọng do áp lực thẳng đứng của bánh xe

Pmax – áp lực thẳng đứng lớn nhất ở một bánh xe, lấy theo catalo cầutrục.

T T n

Với: n0– Số bánh xe một bên ray cầu trục

T0 – Là lực hãm ngang tác dụng lên toàn bộ cầu trục; tính theo côngthức:

'

xc xc 0

xc

f (Q G )nT

Trọng lượng bản thân dầm cầu trục, ray và của hoạt tải sữa chữa trên dầm được kể

đến bằng cách nhân giá trị Mmax, Vmaxvới hệ số Với  = 1,03 khi nhịp tính toán là 6 m

Lực cắt lớn nhất Vmax trong dầm sẽ xuất hiện khi có một trong số các lực tác dụng

đặt trực tiếp lên gối, các lực còn lại đặt gần gối nhất

+ Phương pháp dùng đường ảnh hưởng

Dựa vào lý thuyết đường ảnh hưởng, vẽ đường ảnh hưởng cho trường hợp tải trọng

đặt ở vị trí gây nội lực lớn nhất, từ đó tính được giá trị nội lực Mmaxvà Qmax

3.1 Nội lực tính toán do áp lực thẳng đứng P gây ra

- Tính Mmax

+ Sơ đồ tính toán như hình vẽ 1.

Hình 1: Sơ đồ truyền tải và biểu đồ xác định M max và V max

Từ sơ đồ trên, xác định được Mmaxtheo phương pháp của cơ học kết cấu

Để xác định Mmax, ta cắt dầm tại điểm C là điểm có Mmaxvà xét cân bằng phần dầmbên trái ta được:

Do trọng lượng bản thân dầm cầu trục và của hoạt tải sửa chữa trên dầm hãm được

kể đến qua hệ số = 1,03, nên mô men uốn tính toán và lực cắt tính toán được xác địnhtheo công thức:

Mx=.Mmax= 1,03.28,74 = 29,6 (Tm)

Vy=.Vmax = 1,03.24,2 = 24,9 (T)

Vc= 1,03.7 = 7,21(T)3.2 Nội lực tính toán do lực hãm ngang T gây ra

a) Tính mô men kháng uốn cần thiết của dầm.

Cánh trên của dầm chịu ứng suất do My gây ra, nên ta giảm cường độ tính toán củathép đi 150 (kG/cm2)

max

yc MW

b) Xác định chiều cao tối thiểu của dầm

Do độ võng của dầm cầu trục được kiểm tra với tải trọng của một cầu trục nên trướctiên phải tính mô men uốn tiêu chuẩn Mtc lớn nhất do một cầu trục gây ra bằng phươngpháp Vinkle ta có sơ đồ truyền tải và biểu đồ tc

max

M của một cầu trục

Hình 2: Sơ đồ truyền tải và biểu đồ M max của một cầu trục

tc max

5 min 5.1.2150.6006 20,56.105

4.3 Xác định bản dầm hãm, thanh biên và cấu tạo dầm

Do sức trục Q = 20 (T) nên dự kiến lấy  = 750 (mm) là khoảng cách từ trục định vị

ở cột đến trục của dầm cầu trục, do đó dầm hãm sẽ có nhịp < 1,5m, theo điều kiện cấu tạolấy chiều dày bản dầm hãm là 6 (mm)

Tiết diện thanh biên chọn thép hình C N018a

Các trị số đối với các trục

z 0 (cm)

h b I x (cm 4 ) I y (cm 4 ) W x (cm 3 ) W y (cm 3 )

Hình 3: Cấu tạo dầm hãm

5 Kiểm tra tiết diện dầm về độ bền.

- Đặc trưng hình học của tiết diện:

Trong đó: Các tiết diện có các số hiệu 1, 2, 3 lần lượt tương ứng là kích thước của

bản hãm, bản cánh trên dầm và thanh biên CN018a (Xem hình vẽ 3)

Vì đường tác dụng của lực gần đi qua tâm uốn nên ảnh hưởng xoắn là không lớn lắm

do đó để đơn giản việc thiết kế, cho phép kiểm tra tiết diện dầm theo giả thiết sau:

x y,dh

M M

γ P

t z

Trong đó: P - áp lực tính toán của bánh xe cầu trục không kể đến hệ số động

1– Hệ số tăng tải trọng tập trung lên một bánh xe, được lấy1= 1,1

z – Chiều dài quy ước phân bố áp lực cục bộ, 3 c

Với: c = 3,25 đối với dầm tổ hợp hàn

Ic– Tổng mô men quán tính bản thân của cánh trên và của ray

Hình 4: Sơ đồ tiếp xúc cục bộ và sơ đồ tính mô men xoắn.

5.4 Kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp giáp cánh và bụng dầm

σ = 1748,5(kG/cm2) < 1,15.f = 1,15 2150 = 2472,5 (kG/cm2)

6 Kiểm tra võng.

Xác định độ võng của dầm cầu trục theo công thức gần đúng:

2

tc l

M 10.E.I

 

2 5

Điều kiện võng của dầm được thoả mãn

7 Kiểm tra tiết diện dầm hãm

Dầm hãm ngoài tác dụng chịu lực hãm ngang còn dùng làm lối đi lại, làm sàn thaotác và sửa chữa Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ptc= 200 kG/m2(theo 2737 - 1995)

a)Tải trọng tác dụng và nội lực trong dầm biên

- Tải trọng tác dụng lên dầm biên gồm có:

b)Kiểm tra bền và võng

- Điều kiện kiểm tra bền

y b tr

Như vậy độ bền và độ võng của dầm biên đã được thoả mãn

8 Kiểm tra điều kiện ổn định

Do đó dầm không thể mất ổn định dưới tác dụng của ứng suất tiếp trước khi bảnbụng mất khả năng chịu lực về bền

- Dưới tác dụng của ứng suất pháp

Điều kiện kiểm tra:

w w

h

500,8 = 62,5 < 5,5

6

Do đó bản bụng dầm đủ ổn định khi chịu tác dụng của ứng suất pháp

- Dưới tác dụng của cả ứng suất pháp và ứng suất tiếp.

Chọn ts= 6mm

9 Tính toán cấu tạo liên kết

9.1.Tính liên kết cánh dầm với bụng dầm

x w min

V S h

2.I (β.f ) γ

Trong đó: Vmax= 24900 (kG) là lực cắt lớn nhất ở đầu dầm

 hf= 24900.614,4

2.39796.1260.1 = 0,15 (cm)Chiều cao đường hàn nhỏ, lấy hhtheo cấu tạo hf= 6mm

- Do tải trọng tác dụng lên dầm là tải động tập trung cục bộ do đó tại vị trí có Vmax

đường hàn liên kết giữa cánh trên dầm và bụng dâm chịu thêm ứng suất cục bộ và cầnkiểm tra điều kiện bền của đường hàn với tác dụng đồng thời của lực trượt và lực tập trungcục bộ

Tải trọng tập trung P:

P = 11130 (kG)Lực cắt của dầm chính tại tiết diện này là:

V = 7210 (kG)Chiều cao đường hàn này được tính theo công thức:

f f

a)Xác định tiết diện sườn đầu dầm.

Sườn đầu dầm có cấu tạo như hình vẽ 5

Hình 5: Sơ đồ tính sườn đầu dầm.

+ Chọn bs= bf = 20 cm  tS

20

 = 0,36 (cm)Theo điều kiện ổn định sườn:

s

b E

0,5 f 20

2,1 10 0,5

b)Kiểm tra ổn định tổng thể cho sườn đầu dầm.

Coi sườn và một phần bản bụng của dầm cùng làm việc như cột chịu nén đúng tâmliên kết khớp ở hai đầu có tiết diện qui ước

A = AS+ tw C1Trong đó: C1là đoạn bụng dầm cùng làm việc với sườn đầu dầm

Kết luận: Sườn đầu dầm đảm bảo chịu lực

c)Tính liên kết sườn đầu dầm vào bụng dầm.

Chiều cao hftính theo công thức:

hf max

w min f

V 2(β.f ) l

Trong đó: lf = hw– 1cm = 50 – 1 = 49 (cm)

Chiều cao đường hàn nhỏ, lấy hhtheo cấu tạo hh= 6mm

Cấu tạo chi tiết dầm như hình vẽ 6

Hình vẽ 6: Dầm cầu trục.

Chi tiết dầm cầu trục xem KC - 04

Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái, lớp cách nhiệt và trọng lượng bảnthân của xà gồ Lớp mái và xà gồ được chọn trước theo tài liệu “ Pre - Engineered

Buildings Design Manual “ Sau đó được kiểm tra lại theo điều kiện bền và điều kiện biếndạng của xà gồ

1.1.Tấm lợp mái : (single skin panels) và lớp cách nhiệt

Chọn tấm lợp mái và lớp cách nhiệt có hình dạng và các thông số kỹ thuật như sau:

lớp cách nhiệt lớp tôn lợp

Hình 7: Kích thước tấm lợp và tấm cách nhiệt

Bảng 5: Các thông số của tấm cách nhiệt

Chiều dày T (mm) Trọng lượng (kG/m 2 ) I x (cm 3 ) S x (cm 3 ) Tải trọng cho phép (kN/m 2 )

1.2 Xà gồ

ở giữa mái chọn xà gồ có tiết diện hình chữ “ Z ” ở các biên ngoài cùng của máichọn xà gồ có tiết diện hình chữ “ C ” Nhằm làm tăng ổn định cho mái

Hình dạng tiết diện các loại xà gồ và vị trí sử dụng như hình vẽ 8:

Hình vẽ 8: Chi tiết và vị trí sử dụng từng loại xà gồ.

Chiều dày (mm)

Diện tích (cm 2 )

Tải trọng cho phép (kN) 200Z20 409,1 40,91 57,3 8,05 5,42 2 6,9 24,61 200C20 491,7 49,17 73,37 12,12 6,11 2 7,8 25,03 180ES20 390,5 43,4 74,1 27,9 5,88 2 7,5 28,09

2 Tải trọng tác dụng lên xà gồ

Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm : tải trọng tôn lợp mái, tải trọng lớp cách nhiệt, tảitrọng bản thân xà gồ và tải trọng do hoạt tải sửa chữa mái

2.1 Tĩnh tải

Tĩnh tải do các lớp vật liệu mái truyền xuống xà gồ được tính toán trong bảng :

Bảng 7: Bảng tải trọng của các lớp vật liệu

Các lớp vật liệu Hệ số vượt tải P tc (kG/m 2 ) P tt (kG/m 2 )

Lớp cách nhiệt 1,20 9,48 11,38

Để tính toán nội lực lên xà gồ ta coi xà gồ làm việc như dầm đơn giản mà gối tựa là

xà ngang Sơ đồ tính và biểu đồ xác định mômen như hình vẽ 9

Tải trọng tác dụng lên xà gồ là tải trọng phân bố đều Xà gồ chịu uốn xiên theo haiphương x-x và y-y, với góc nghiêng= 5,710 Ta tính toán các tải trọng tác dụng theo haiphương x và y

Mx= q ly 2tt

291,75.6

8 = 412,87 kGm

My= q lx 2tt

29,17.6

8 = 41,26 kGm

- Theo điều kiện bền :

y x

600 150

Tiết diện đã chọn thoả mãn điều kiện về độ võng

Vậy tiết diện xà gồ chữ Z đã chọn đảm bảo điều kiện về bền và biến dạng  Các

xà gồ chữ C và ES cũng đảm bảo điều kiện về bền và biến dạng

Đối với sức trục Q = 20T ta chọn a = 0 và = 750 mm.

Để cầu trục làm việc an toàn theo phương dọc nhà, khoảng cách  từ trục ray đếntrục định vị phải thoả mãn điều kiện > B1+ (ht– a) + D

Trong đó: B1= 180 mm (kích thước Gabarit chính của cầu trục )

a = 0

D = 60 - 75mm: khoảng cách an toàn chọn D = 60mm1.2 Theo phương đứng

- Chiều cao H2từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh dưới rường:

H2= HC+ 100mm + fTrong đó: HC- Chiều cao Gabarit cầu trục HC= 1330 mm

100 mm: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu

f - Khe hở phụ xét đến độ võng của rường ngang và việc bố trí hệ thanhgiằng lấy, bằng f = 0 mm

 H2= 1330 + 100 = 1430 mm

- Chiều cao từ cao trình mặt nền đến cánh dưới thấp nhất của rường là:

H = H1+ H2Trong đó: H1: Chiều cao từ mặt nền đến cao độ mặt ray

H = 7500 + 1430 = 8930 mm

- Chiều cao phần cột trên:

Htr = H2+ Hdcc+ HrTrong đó: Hdcc: Chiều cao của dầm cầu trục Hdcc= 524 mm

Hr: Chiều cao của ray và lớp đệm Hr= 146 mm

Htr = 1420 + 524 + 146 = 2090 mm

- Chiều cao phần cột dưới:

Hd= H - Htr+ H3Trong đó: H3: Phần cột chôn dưới mặt nền, lấy H3= 600 mm

Hd= 8930 – 2090 + 600 = 7440 mm

- Cao trình đỉnh mái

M = H + Hr+ t + hdrTrong đó: Hr- Chiều cao giữa rường, Hr= 0,9 m

t - Tổng chiều dày các lớp mái (xà gồ, tấm lợp, lớp cách nhiệt)

1.3 Chiều cao tiết diện

Do sức trục của cầu trục là không quá lớn, chế độ làm việc trung bình, do đó nội lựctính toán trong cột không chênh lệch quá nhiều giữa tiết diện cột trên và cột dưới Do đó

để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn tiết diện cột không thay đổi

Chọn hc= 450 mm đối với cột biên

Chọn hc= 500 mm đối với cột giữa

Với  = 750 mm Như vậy đối với cột biên trục định vị trùng với mép ngoài của cột,

đối với cột giữa trục định vị trùng với trục cột

Với cột biên ta có:

B1+ (ht– a) + D = 180 + 450 + 60 = 690 mmThoả mãn điều kiện  > B1+ (ht– a) + D

Từ số liệu đầu bài và căn cứ vào điều kiện cấu tạo ta chọn sơ bộ kích thước tiết diện

và các kích thước chính của khung ngang như hình vẽ 10

ca

Hình 10: Các kích thước chính của khung ngang.

2 tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột

2.1 Tác dụng của hệ giằng mái, giằng cột

Hệ giằng là một bộ phận quan trọng của kết cấu nhà, có các tác dụng:

+ Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà

+ Tĩnh tải mái được tính toán và lập thành bảng dưới trong đó các hệ số vượt tải đượclấy theo TCVN 2737 - 1995 :

(xà gồ 200Z20 để ốp tôn và lớp cách nhiệt phía ngoài bao che cho công trình)

Phần tải trọng này tác dụng lệch tâm cột nên gây ra mômen lệch tâm, nhưng mô mennày ngược dấu với mô men do tải trọng mái gây ra Để an toàn ta bỏ qua mô men này, chỉlấy tải trọng tác dụng dọc trục

- Trị số của lực dọc

Với cột cao 5,93 m ( có trừ đi 3 m chiều cao tường gạch và hệ giằng tường) ta giảthiết dùng 6 xà gồ 200Z20 đặt cách nhau 1,186 m ta có

N = 5,42.6.6 1,05 + (6,59.1,05 + 9,48.1,2).5,93.6 = 856 kGTrong đó: 5,42 - Là trọng lượng xà gồ thép 200Z20

Vậy tổng tải trọng phân bố tác dụng lên khung gồm là

N = 856 (kG )

3.2 Tĩnh tải cầu trục

- Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dầm cầu trục, trọng lượng của ray và các bản đệmhợp thành lực tập trung đặt lên vai cột

Gdct= n.(gdct+ gray) B = 1,05.(69,08 + 52,83) 6 = 768 kG

Trong đó: gdct= (2.0,2.0,012 + 0,5.0,008).7850 = 69,08 kG/m

- Ngoài ra tĩnh tải cầu trục còn gây ra mômen tập trung tại vai cột

Mct= Gdct.e+ Đối với cột biên e = 0,525 m

Mct= Gdct.e = 768.0,525 = 403 kGm3.3 Hoạt tải mái

Hoạt tải sữa chữa khi mái bị hư hỏng được lấy theo TCVN 2737-1995 có trị số tiêuchuẩn: Ptc= 30 kG/m2 Hoạt tải tính toán với trị tin cậy n = 1,3 là :

Ptt= 30.1,3 = 39 kG/m2

Hoạt tải tác dụng lên khung :

qht = 39.6 = 234 kG/m3.4 Hoạt tải do áp lực đứng của bánh xe con cầu trục

Lực lớn nhất Dmax của cầu trục tác dụng lên cột được xác định theo lý thuyết đường

ảnh hưởng khi bánh xe cầu trục di chuyển đến vị trí bất lợi nhất Ta có sơ đồ xác định vịtrí bất lợi nhất như hình vẽ 11

Hình 11: Đường ảnh hưởng của hoạt tải cầu trục.

Dmax = nncPmaxtcyi = 1,1.0,85.11,9.(0,345 + 0,828 + 1 + 0,517) = 29,93 T

Dmin = nncPmintcyi = 1,1.0,85.2,37 (0,345 + 0,828 + 1 + 0,517) = 5,96 THoạt tải đứng cầu trục cũng gây ra mômen tạp trung ở vai cột

+ Với cột biên MDmax= 29930.0,525 = 15713 kGm

MDmin = 5960.0,525 = 3129 kGm

+ Với cột biên MDmax= 29930.0,75 = 22447 kGm

MDmin = 5960.0,75 = 4470 kGm

3.5 Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con

- Khi xe con hãm phát sinh lực quán tính tác dụng theo phương chuyển động Lựchãm truyền vào dầm và truyền vào khung

Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục truyền lên dầm và truyền vàokhung tại vị trí liên kết dầm vào cột là: Tc 0,53T

- Các lực Tc truyền lên cột thành lực T đặt ở cao trình dầm hãm; giá trị T cũng xác

định bằng đường ảnh hưởng như khi xác định Dmax, Dmin

Tmax = nncTcyi = 1,1.0,85 0,53 (0,345 + 0,828 + 1 + 0,517)= 1,33 T

3.6 Tải trọng gió

Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm:

k - là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc vàodạng địa hình k xác định ở hai mức, mức đỉnh cột và mức đỉnh mái.Nội suy theo bảng 5 TCVN 2737 – 1995 ta có.

+ Mức đỉnh tường cao trình + 9,7(m) có k1= 0,99 (nội suy)

+ Mức đỉnh mái cao trình +10,6 (m) có k2= 1,01 (nội suy)

C - là hệ số khí động C = 0,8 với phía gió đẩy, C = 0,8 với phía gió hútPhần tải trọng gió tác dụng lên mái từ đỉnh cột trở lên lấy ktb hệ số trung bình

+ B là bước cột B = 6 m

+ n = 1,2 : Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió

+ C : Hệ số khí động lấy theo sơ đồ 9 TCVN 2737 – 1995 cho nhà ba nhịp có máidốc 2 phía Sơ đồ như hình vẽ 12

Có

0

H 9,7 0,18

l 545,7

Hình 12: Sơ đồ tác dụng của tải trọng gió.

Vậy tải trọng gió tác dụng lên khung lần lượt gồm:

+ Tải trọng gió tác dụng lên cột

qtt

d = 1,2.125.0,99.0,8.6 = 712,8 (kG/m)

qtt

h = 1,2.125.0,99.0,455.6 = 405,4 (kG/m)+ Tải trọng gió tác dụng lên rường ngang

qtt e1 = 1,2.125.1.0,16.6 = 144 (kG/m)

qtt e2= qtt e3 = qtt e4 = qtt e5 = qtt e6 = 1,2.125.1.0,5.6 = 450 (kG/m)

4 Tổng kết các giá trị tải trọng.

Sau khi tính toán giá trị tiêu chuẩn và tính toán của các loại tải trọng tác dụng lênkhung ngang ở từng vị trí được tổng hợp như trong bảng dưới:

Bảng tổng hợp các giá tri tải trọng tác dụng lên khung

tên tải trọng hiệuký dạng tải trọng gía trị tiêuchuẩn gía trị tínhtoán

hoạt tải ngang

cầu trục Tmax Tập trung cao trình dầm

1 Sơ đồ tính kết cấu

Sơ đồ tính là hệ khung phẳng, các thanh liên kết với nhau bằng các nút cứng và châncột liên kết ngàm với móng Sơ đồ tính khung và thứ tự qui ước phần tử các thanh nhưhình vẽ dưới

Tải trọng do tĩnh tải.

Biểu đồ momen do tĩnh tải.

Biểu đồ lực dọc do tĩnh tải.

Tải trọng do hoạt tải mái nửa trái.

Biểu đồ momen do hoạt tải mái nửa trái.

Biểu đồ lực dọc do hoạt tải mái nửa trái.

Biểu đồ lực cắt do hoạt tải mái nửa trái.

Tải trọng do hoạt tải mái nửa phải.

Biểu đồ momen do hoạt tải mái nửa phải.

Biểu đồ lực dọc do hoạt tải mái nửa phải.

Biểu đồ lực cắt do hoạt tải mái nửa phải.

Tải trọng do hoạt tải mái pa 1

Biểu đồ momen do hoạt tải mái pa 1

Biểu đồ lực dọc do hoạt tải mái pa 1

Biểu đồ lực cắt do hoạt tải mái pa 1

Tải trọng do hoạt tải mái pa 2

Biểu đồ momen do hoạt tải mái pa 2

Biểu đồ lực dọc do hoạt tải mái pa 2

Biểu đồ lực cắt do hoạt tải mái pa 2

Tải trọng do hoạt tải mái pa 3

Biểu đồ momen do hoạt tải mái pa 3

Biểu đồ lực dọc do hoạt tải mái pa 3

Biểu đồ lực cắt do D max 1