do an thep potx

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG.. Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt, xà gồ mái: 0,15kN / m2Trọng lượng bản thân xà ngang lấy sơ bộ khoảng 1kN/m Tổng tĩnh tãi phân bố đề

ĐỒ ÁN NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BẰNG THÉP

- Độ dốc mái: i =10% ⇒ α = 5 , 17  (sin α = 0 , 099; cos = 0 , 995 )

- Sức nâng cầu trục: Q = 6,3(Tấn), cần trục làm việc trung bình

- Cao trình đường ray: 7,5(m)

- Phân vùng gió II.B (địa điểm xây dựng: Hà Nội) có:

B THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG.

1.1 Theo phương thẳng đứng.

Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:

H2 =H K +b k = 0 , 81 + 0 , 2 = 1 , 01 (m)

Với: H K =0,81 - chiều cao gabarit cầu trục (tra theo catalo cầu trục)

b K = 0 , 2 (m) khoảng hở an toàn giữa cầu trục với xà ngang.

Chiều cao của cột khung: (coi cao trình đáy cột ở cốt +0.00)

) ( 51 , 8 01 , 1 5 , 7 2

H

trong đó: H1 = 7 , 5 (m)- cao trình đỉnh ray.

Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:

H t =H2 +H dct +H r =1,01+0,6+0,2=1,81(m)

trong đó: H dct- chiều cao dầm cầu trục, chọn sơ bộ khoảng 1/8÷1/10 nhịp (0,6

÷0,75 m).Chọn H dct = 0 , 6m

H r- chiều cao của ray và đệm, lấy sơ bộ 0,2m

Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên vai cột:

H d =H −H t =8,51-1,81=6,7(m)

1.2 Theo phương ngang.

Coi trục định vị trùng với trục đường trục của cột Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục:

2

5 , 22 24 2

trong đó: L= 24m - nhịp của khung

L K= 22,5m - nhịp cầu trục, lấy theo catalo cầu trục

Chiều cao cột chọn theo yêu cầu về độ cứng và cấu tạo:

h= ( 1 / 15 ÷ 1 / 20 )H = ( 0 , 42 ÷ 0 , 56m) Chọn h=0,4m

Khe hở giữa cầu trục với mép cột:

z= L1−h/ 2 = 0 , 75 − 0 , 4 / 2 = 0 , 5 >Zmin = 0 , 16m (tra theo catalo)

+0.00

+8.51 +9.71

+6.70

250

+0.00

i=10%

Hình 1.1: Các kích thước chính của khung

2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG.

2.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải).

Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt, xà gồ mái: 0,15kN / m2Trọng lượng bản thân xà ngang lấy sơ bộ khoảng 1kN/m

Tổng tĩnh tãi phân bố đều tác dụng lên xà ngang:

Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m Quy thành tải trọng tập trung và mô men lệch tâm đặt tại cao trình vai cột:

G2=1,05.1.6=6,3(kN)

M=G2.L1= 6,3.0,75=4,725 (kN.m)

2.2 Hoạt tải mái.

Theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái là 0,3kN / m2, hệ số vượt tải γp = 1 , 3.

Quy đổi thành lực phân bố đều trên xà ngang:

Ứng với b/L= 60 / 24 = 2 , 5 > 2 và h/L= 0 , 3546 < 0 , 5 lấy : Ce3 = − 0 , 5

Dựa vào bảng III.2 phụ lục ta xác định được hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình Nội suy ta có:

Đối với cột k c = 0 , 96; đối với mái k m = 0 , 99

-Tải trọng gió tác dụng lên cột:

+ Phía đón gió: 1,2.0,95.0,96.0,8.6=5,25(kN/m)

+ Phía khuất gió: 1,2.0,95.0,96.0,5.6=3,28(kN/m)

- Tải trọng gió tác dụng lên mái:

2.4 Hoạt tải cầu trục.

Các thông số cầu trục nâng 6,3 tấn tra theo phụ lục như sau:

K

B (mm)

Bề rộng đáy K K

(mm)

T.lượng cầu trục G(T)

P

(kN)

Áp lựcmin

) ( 275 , 31 75 , 0 7 , 41

2.4.2 Lực hãm ngang của cầu trục.

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

2

) 9 , 5 63 (

05 , 0 ) (

05 , 0 0

n

G Q

3 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TIẾT DIỆN KHUNG.

3.1 Xác định sơ bộ tiết diện cột.

3.1.1 Xác định chiều dài tính toán.

Do sức nâng của cầu trục là không lớn nên chọn phương án cột tiết diện không đổi

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột tiết diện không đổi xác định theo công thức sau: l x = µ H

tỉsố độ cứng đơn vị giữa xà và cột:

24

51 , 8 1

:

H I H

I L

I

(giả thiết momen quán tính của tiết diện xà và cột là như nhau)

Trường hợp cột liên kết ngàm với móng

1 , 36

14 , 0

56 ,

3.1.2 Xác định sơ bộ tiết diện.

Chiều cao tiết diện cột h được chọn sơ bộ theo yêu cầu về độ cứng và cấu tạo: h= ( 1 / 15 ÷ 1 / 20 )H = ( 0 , 425 ÷ 0 , 567 )m, chọn h=0,42 m.

Theo các điều kiện về cấu tạo và ổn định cục bộ chọn được kích thước tiếtdiện cột như sau:

* t w = ( 1 / 70 ÷ 1 / 100 ) 42 ≥ 0 , 6cm= ( 0 , 42 ÷ 0 , 6 )cm , chọn t w = 0 , 9cm.

* b f = ( 0 , 3 ÷ 0 , 5 )h= ( 12 , 6 ÷ 21 )cm, chọn b f = 20cm.

* t f ≥b f f /E;t f ≥t w, →t f = 20 21 / 2 , 1 10 4 = 0 , 63cm, chọn t f = 1cm

Vậy chọn sơ bộ tiết diện cột:

2 2 12

2 12

) ( 7 , 21676 1

20 2

1 2

40 12

1 20 2 12

40 9 ,

2 3

9 , 0 40 12

2 12

cm b

t t h

* 42 1032,22( )

2 7 , 21676

2

3

cm h

40 1 20 2

40 9 , 0 2

40 2 2 2 2

3

cm t

h t b

h t

h

f f

w w

=

76

7 , 21676

4 ,

l

λ

10 1 , 2

21 5223 , 68 /

= x f E

x λ

λ ; λy= λy. f /E = 2 , 640

3.2 Xác định sơ bộ tiết diện xà ngang (xà dầm).

Vì nhịp khung là 24m nên ta chọn phương án chia xà ngang thành 2 đoạn

Dự kiến đoạn xà gần gối dài 4m, có dạng hình nêm, độ cứng đầu và cuối đoạn

là I1 và I2 (giả thiết độ cứng của xà và cột tại vị trí liên kết xà-cột là như nhau, tức I1=Icot) Đoạn còn lại tiết diện không đổi và có độ cứng là I2

Giả thiết I1/I2=2,8 , suy ra: / 2 , 8 21676 , 7 / 2 , 8 7741 , 68 ( 4 )

2 12

y

y

Hình3.3: Tiết diện đoạn xà 2

4 SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG.

4.1 Sơ đồ tính.

SAP2000 để tính toán, tiết diện

và tải trọng khai báo được tính

toán sơ bộ như bên

Vi tri thay dôi tiêt diên

Ðoan xa 2 Ðoan xa 1

H ình 4.2: Sơ đồ tính khung với tĩnh tải

Hình 4.3: Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái nữa trái

Hình 4.4: Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái nữa phải

Hình 4.5: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió trái sang

Hình 4.6: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió phải sang

Hình 4.7: Sơ đồ tính khung ngang với áp lực đứng Dmax lên cột trái

Hình 4.9: Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang T lên cột trái

Hình 4.10: Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang T lên cột phải

6 1

4

5

6 7 8

Hình 5.1: Số hiệu thanh và điểm trong SAP

Hình 5.2: Mômen do tĩnh tải

Hình 5.3: Lực dọc do tĩnh tải

Hình 5.4: Lực cắt do tĩnh tải

Hình 5.5: Mômen do hoạt tải chất nữa mái trái

Hình 5.6: Lực dọc do hoạt tải chất nữa mái trái

Hình 5.7: Lực cắt do hoạt tải chất nữa mái trái

Hình 5.8: Mômen do hoạt tải chất nữa mái phải

Hình 5.9: Lưc dọc do hoạt tải chất nữa mái phải

Hình 5.10: Lực cắt do hoạt tải nữa mái phải

Hình 5.11: Mômen do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải)

Hình 5.12: Lực dọc do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải)

Hình 5.13: Lực cắt do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải)

Hình 5.14: Mômen do gió trái sang

Hình 5.15: Lực dọc do gió trái sang

Hình 5.16: Lực cắt do gió trái sang

Hình 5.17: Mômen do gió phải sang

Hình 5.18: Lực dọc do gió phải sang

Hình 5.19: Lực cắt do gió phải sang

Hình 5.20: Mômen do áp lực cầu trục Dmaxđặt trên cột trái

Hình 5.23: Mômen do áp lực cầu trục Dmaxđặt trên cột phải

Hình 5.26: Mômen do lực hãm T đặt lên cột trái

Hình 5.27: Lực dọc do lực hãm T đặt lên cột trái

Hình 5.28: Lực cắt do lực hãm T đặt lên cột trái

Hình 5.29: Mômen do lực hãm T đặt lên cột phải

Hình 5.30: Lực dọc do lực hãm T đặt lên cột phải

Hình 5.31: Lực cắt do lực hãm T đặt lên cột phải

trang này để

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC

(Đơn vị kN, kN.m) Cấu

kiện diệnTiết

Nộ i lực

Mmax, Mmin,N tu Nmax,M tu Mmax,N tu Mmin,N tu Nmax,M tu

Tiết diện cột khung và các đặc trưng hình học của tiết diện chọn như phần thiết kế sơ bộ.

Từ bảng tổng hợp nội lực ta chọn ra cặp nội tính toán (bất lợi nhất):

76 50 , 173

100 08 , 185

=

x x

W

A N

M m

Độ lệch tâm quy đổi: m e = η m x

Tra bảng IV.5 phụ lục - với loại tiết diện số 5 ta có:

20

=

w

f A

Do m e = 8 , 6784 < 20 nên ta không phải kiểm tra bền

8.2.2 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể.

* Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tratheo công thức sau

f

A

N

c e

5 ,

cm kN f

) ( 42 , 75 92 , 142 3

)) 92 , 143 ( 08 , 185 (

2

m kN

) =92,54 (kN.m)

Độ lệch tâm tương đối theo M’:

9271 , 3 22 , 1023

76 50 , 173

10 54 , 92

W

A N

M m

Theo bảng IV.2 phụ lục, nội suy ta có:

1

+

= +

=

x m

c

α β

Trong đó: hệ số β , α tra theo bảng 16 TCXDVN 338 hoặc bảng phụ lục

84635 , 0 05 , 0 65 ,

, 3

0 23128 , 0

50 , 173

.

2

cm kN f

A c

N

c c

φ σ

b0 0

2

9 , 0 20 2

b f

λ

suy ra:

236 , 18 65

, 9 1

65 ,

w t

h t

10 1 , 2 ) 167 , 2 35 , 0 2 , 1 ( / ) 35 , 0 2 , 1 (

4 2

2

= +

= +

h w

*, 44 , 44 2 , 3 / 72 , 73

9 , 0

w

nên không phải đặt vách cứng

*, 44 , 44 89 , 915

9 , 0

w

t

h t

h

, bản bụng cột không bị mất ổn địnhcục bộ

7.2.4 Kiểm tra chuyển vị ngang ở đỉnh cột.

Sử dụng phần mềm SAP để tính toán, chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cộttrong tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió trái là: ∆x = − 0 , 85 + 5 , 59 = 4 , 74 (cm)

3 3 , 33 10 3

300

1 10 557 , 0 8510

4 ,

=

∆

H x

8.THIẾT KẾ XÀ NGANG.

8.1 Đoạn xà 1 (tiết diện thay đổi).

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

M=-206,11 (kN.m)N=-45,55 (kN)V=-48,53 (kN)Đây là cặp nội lực đầu xà, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng1,4 gây ra

8.1.1 Chọn tiết diện và kiểm tra theo yêu cầu cấu tạo.

Mômen chống uốn cần thiết của tiết diện đầu xà được xác định theo công thức sau: 981 , 476 1023 , 22

γ

Bề dày bản bụng xác định từ điều kiện chịu cắt

144435 ,

0 1 12 42

53 , 48 2

3

2

f h

V t

γ và t w ≥ 0 , 6cm chọn t w = 0 , 9cm

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

) 6 , 39 97 , 37 ( 9 , 0

476 , 981 ) 2 , 1 15 , 1

2 ).

12

40 9 , 0 2

42 476 , 981 (

2 ).

12

2 ( )

2

3 2

3

cm h

h t h W t

b

A

f

w w yc x

yc f f

b f = ( 1 / 2 ÷ 1 / 5 ) = ( 8 , 4 ÷ 21 ) ;b f ≥ ( 1 / 10h; 18cm)

f

E t

b f f

Chọn b f = 20cm; t f = 1cm

Như vậy tiêt diện xà đã chọn là đạt yêu cầu về cấu tạo và điều kiện ổn định cũng như phù hợp với giả thiết ban đầu là độ cứng tiết diện xà (chổ tiếp giáp với cột) và tiết diện cột là bằng nhau

Các đặc trưng hình học giống như tiết diện cột

Hình8.2: Tiết diện đầu xà (MC 1-1)

y

y

Hình8.3: Tiết diện cuối xà (MC 2-2)

8.1.2 Kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền.

316 , 33 22 , 1032 55 , 45

76 11 , 206

=

x x

W

A N

M m

Do m x = 33 , 316 > 20 →m e = η m x > 20 (vì η > 1) nên phải tính toán kiểm tra

bền cho tiết diện xà ngang Điều kiện kiểm tra theo công thức sau:

) ( 21 57 , 20 22 , 1032

11 , 206 76

55 , 45

m kN f

W

M A

N

c x

2

1 3 τ σ

σtd = +

trong đó: 1 = = 14 , 7

h

h W

410 53 , 48

t I

S V w x

= τ

Ở trên :S f - mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x:

) ( 410 ) 5 , 0 21 ( 1 20 ) 2 / 2 / (

b

0 = < E f =

t

b f

925 , 173 /

5 , 5 44 , 44 9 , 0

t

h w w

→bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp

( không phải đặt sườn dọc)

2 , 3 405 , 1 10 21

21 9

, 0

w w

λ

→bản bụng không bị mất ổn định cục bộ do ứng suất tiếp (không phải đặt

sườn ngang)

5 , 2 405 , 1 10 21

21 7

, 0

w w

λ

→bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp

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

Như vậy tiết diện đã chọn thoả mãn các điều kiện về ổn định cục bộ

9.2 Đoạn xà 2 (tiết diện không đổi)

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

M=62,23 (kN.m)N=-40,29 (kN)V=-4,03 (kN)Đây là cặp nội lực cuối xà, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 1,4 gây ra

8.2.1 Tiết diện và đặc trưng hình học

Theo phương án đoạn xà 2 có tiết

diện không đổi, độ cứng I2 =I1/ 2 , 8.Để

thi công thuận lợi ta chỉ thay đổi chiều

cao bản bụng, giải phương trình trên ta

có tiết diện đoạn xà 2 như sau:

cm t

2 2 12

2 12

) ( 54 , 7998 1

20 2

1 2

25 12

1 20 2 12

25 9 ,

9 , 0 25 12

2 12

cm b

t t h

* 27 592,485( )

2 54 , 7998

2

3

cm h

25 1 20 2

25 9 , 0 2

25 2

2 2 2

3

cm t

h t b

h t

h

f f

w w

=

5 , 62

54 , 7998

I

5 , 62

85 , 1334

5 , 62 23 , 62

=

x x

W

A N

M m

Do m x = 16 , 29 < 20 →m e = η m x < 20 nên không cần phải tính toán kiểm tra

bền cho tiết diện xà ngang

8.2.3 Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng.

Vì tiết diện đoạn xà 2 nhỏ hơn tiết diện đoạn xà 1 nên ta không cần kiểm tra ổn định cục bộ cho đoạn xà này

3 THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI

3.1 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, tải trọng bản thân xà gồ lấy sơ bộ 0,15kN / m2 và hoạt tải mái sửa chữa lấy theo tiêu chuẩn 0,3kN / m2

Chọn khoảng cách bố trí xà gồ trên mặt bằng là 1m

Khoảng cách bố trí xà gồ trên mặt phẳng mái là: 1 , 005m

71 , 5 cos

1

0 =

a Tĩnh tải.

m kN

71 , 5 cos

1 15 ,

=

1

b Hoạt tải.

m kN

71 , 5 cos

1 3 ,

=

m kN

71 , 5 cos

1 3 , 0 3 ,

=

Suy ra:

m kN

q tc = 0 , 1508 + 0 , 3015 = 0 , 4523 /

m kN

q tt = 0 , 1583 + 0 , 3920 = 0 , 5503 /

3.2 Chọn và kiểm tra xà gồ.

Chọn xà gồ gồ thép hình chữ C cuốn nguội có số hiệu 6CS2,5x059

Theo phụ lục II.1 có các thông số sau:

phương với trục x-x và trục y-y

Tải trọng tác dụng theo các phương x-x và y-y:

Sơ đồ tính xà gồ theo phương x-x là dầm liên

tục có nhịp B/2=3m vì ở giữa xà theo phương x-x có

bố trí giằng, theo phương y-y sơ đồ tính là dầm đơn

giản có nhịp B=6m kê lên 2 gối tựa là các xà ngang

q M

tt y

8

6 54755 , 0 8

q M

tt x

32

6 0545 , 0 32

=

=

=

* Kiểm tra theo điều kiện bền.

Điều kiện bền được kiểm tra theo công thức sau:

W

M W

M

c y

y

x

x y x

σ = + = + <

Ta có:

2 / 21 21 1 95 , 11 8

100 0613 , 0 032 , 22

100 464 , 2

cm kN

σ

* Kiểm tra theo điều kiện biến dạng

Xà gồ biến dạng theo 2 phương, tuy nhiên biến dạng theo phương x-x là không đáng kể nên ta chỉ xét biến dạng theo phương y-y

Theo TCXDVN 338 : 2005, độ võng cho phép của xà gồ mái là B/200

I E

B q x

tc y

3 200

600 200 19

, 2 24 , 165 10 1 , 2

600 10 45004 , 0 384

5

384

5

4

4 2 4

9.1.1 Tĩnh tải ( trọng lượng bản thân)

Với chiều cao tiết diện cột h=42cm, ta xác định được mômen uốn và lực cắt tại vị trí liên kết công-xôn với bản cánh cột: