Đồ án kết cấu thép

Trang 1

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 1

MỤC LỤC PHẦN I: SỐ LIỆU ĐỀ BÀI

3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG

4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG

PHẦN III: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

1 TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN

2 TẢI TRỌNG SỬA CHỮA MÁI

3 ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN VAI CỘT

4 LỰC XÔ NGANG CỦA CẦU TRỤC

1 BẢNG TÓM TẮT NỘI LỰC TRONG KHUNG

2 BẢNG TỔ HỌP NỘI LỰC TRONG KHUNG

PHẦN VII: THIẾT KẾ DÀN MÁI

A TÍNH NỘI LỰC THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ CRÊMÔNA

1 SƠ ĐỒ VÀ KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DÀN

2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÀN

3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DÀN

4 TÍNH TOÁN CHÂN CỘT

B TÍNH NỘI LỰC THEO PHẦN MỀM SAP 2000

C NHẬN XÉT- CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN THANH DÀN

D TÍNH TOÁN CÁC THANH DÀN

1 XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CÁC THANH DÀN

2 CHỌN TIẾT DIỆN CÁC THANH DÀN

3 TÍNH DÀN PHÂN NHỎ

4 TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT TRONG DÀN

Trang 2

PHẦN I:

SỐ LIỆU ĐỀ BÀI

1 SỐ LIỆU CHUNG:

1 Địa điểm xây dựng:

2 Quy mô công trình: + Nhà công nghiệp một tầng, 1 nhịp Bước cột đều nhau =6m

+ Mái dùng panel ( Bề rộng tấp mái 1.5m) lợp trên dàn thép Độ dốc mái i= 1/10

+ Cầu trục hai móc, làm việc ở chế độ trung bình

+ Vật liệu thép CT3, Que hàn E42A, bulong từ thép độ bền thuộc lớp 4.6 ( hoặc lớp 4.8) Móng bê tông mác 300

3 Địa hình: Thuộc địa hình B ( tương đối trống trải)

2 SỐ LIỆU RIÊNG:

- Chiều dài nhà : L = 84 m

Vùng gió IA q = 55daN/m2

+19.700m

+15.400m +13.200m

+9.65m +8.700m

30000 M? T C? T NGANG CƠNG TRÌNH TL 1/200

Trang 3

- Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục : K = 5250 mm

- Kích thước từ tim rây đến mép ngoài : B1 = 300 mm

- Sơ bộ chọn chiều cao của ray và đệm : hr = 0.2 m

- Chiều cao của dầm cầu trục chạy :

- Độ vỏng của kết cấu mái : f = 0.3 (khoảng 1/100 nhịp)

Chiều cao thực của phần cột trên :

Trang 4

- Khe hở an toàn giữa mút cầu trục và mép trong cột trên : D = 0.06 m

Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị :

1

Hd = 0,1 m ÷ 0,09 m

- hd ≥ 1/20 (Ht + Hd ) = 0,855 m (thỏa yêu cầu )

4.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG :

Trang 5

Trang 7

)

Hệ số vƣợt tải

Tải trọng tính toán (daN/m 2 )

1 Tấm panen bê tông cốt

2= n x gtc2= 1.2x15=18 (daN/m2)

2 TẢI TRỌNG SỬA CHỮA MÁI :

Theo tiêu chuẩn Việt Nam về tải trọng và tác động TCVN 2737-1995, tải trọng sửa chữa mái lợp panen bêtông cốt thép đƣợc lấy bằng 75daN/m2

mặt bằng nhà, giả thiết độ dốc mái nghiêng là 1/10 Hay nói cách khác mái nghiêng 1 góc 6°

Giá trị tải sửa chữa mái đƣa vào tính toán là :

Trang 8

Tính tải tác dụng lên dàn :

Chọn hck = 0.7 m

 Gbc+ck = 2* (165 + 44 * 0,7) / 27 = 14,50 daN/m2

Tỉnh tải : g B ( gm gd gct gbc ck) = 12 x (455.27 + 21.38 + 13,2 + 14,50) = 6052,2 daN/m2

Hoạt tải tác dụng lên cột :

P = P` * B = 105 * 6 = 1260 daN/m2

3 ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN VAI CỘT:

Áp lực cầu trục lên vai cột đƣợc tính theo công thức sau :

Theo Catalogue ta có pmax= 490 KN, Pmin=145 KN

Hoặc có thể tính giá trị của pmin nhƣ sau:

Tổng trọng lƣợng cầu trục G=770 KN, số lƣợng bánh xe một bên ray n0=2

 Pmin=

0

500 770

490 1452

Trang 9

Để tính được các giá trị y này ta dựa vào các tam giác đồng dạng

4 LỰC XÔ NGANG CỦA CẦU TRỤC:

ms xe xe

Tải gió tác dụng lên 1 khung được xác định theo công thức : q=n.c.k.q0.B

Trong đó: q0 : áp lựuc gió tiêu chuẩn=55 daN/m2

: n0 :Hệ số vượt tải, lấy bằng 1.3

: C : Hệ số khí động

Tải gió tác dụng lên khung gồm 2 phần :

- Tập trung : đặt tại đáy vì kèo

- Phân bố : dưới đáy vì kèo

Trang 10

a.Tải trọng tập trung tại đáy vì kèo :

Cao trình đáy vì kèo : H = 13.2 m  Kb = 1.0512

Cao trình đỉnh vì kèo : H = 13.2 + 2.2 + 1.5 + 2.2 + 0.5 = 19.7 m  KT = 1.127

Trong khoảng từ cành dưới dàn đến đỉnh mái hệ số k được lầy trung bình 2 giá trị trên và bằng 1.0891 Tải gió tập trung tại đáy vì kèo :

i i

'

C B

+15.400m

+13.200m

+8.700m

30000

Trang 11

PHẦN IV:

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG

Để thiết lập sơ đồ tính cho khung ngang 1 cách đơn giản, ta giả thiết:

Thay thế cột bằng cấu kiện thanh trùng cới tim cột, có độ cứng bằng độ cứng cột Cột trên và cột dưới được nén đồng trục cộng thêm 1 moment lệch tâm tại vai cột Thay thế dàn bằng 1 thanh trùng với cánh dưới dàn

Khi tải không tác dụng trực tiếp lên xà, coi độ cứng xà bằng vô cùng EJ = 00

Giả sử tỷ lệ độ cứng giữa các tiết diện trong thanh là :

Moment lệch tâm đặt tại vai cột: Mlt=N2 x e =445.5x0.275=122.65 (KNm)

Ta có các thông số sau để tra bảng:

4.5

0.344.5 8.7

10.1258

J J

Tra bảng và nội suy ta được: KB= -0.6897 và K’B = 1.4535

Giải bài toán bằng phương pháp chuyển vị với phương trình chính tắc như sau:

Trang 12

cd

E J h

- Mô men và lực cắt ở chân cột

q Nhip

VÀ

2227.5KNm 2227.5 KNm

1113.75 KNm

Trang 13

- Giá trị moment ở chân cột:

0.7638 305.568

233.393( )

cd PA

Trang 14

Cộng kết quả 2 bài toán trên ta thu đƣợc biểu đồ moment gây ra do tĩnh tải:

Biểu đồ môment do tĩnh tải

8.7

TT A

q q

Biểu đồ moment nhƣ sau:

40.58 KN/m

80 KN/m 19.77 KN/m

38.209KN/m

19.531KN/m

38.82 KN/m 2.303 KN/m

Trang 15

Lực cắt tại chân cột Q A HT 0.198Q TT A 0.198 21.2x 4.19(KN)

3 ÁP LỰC ĐỨNG D max VÀ D min :

Tương tự như trên bài toán cũng được đưa về thnàh 2 bài toán

- Bài toán 1: với cột chịu nén đúng tâm Dmax và Dmin (chỉ gây ra lực dọc trong cột dưới chứ không gây ra moment)

- Bài toán 2: với các moment Mmax và Mmin ( do Dmax và Dmin đặt lệch tâm ) gây ra tại vai cột Các moment lệch tâm:

Mmax=Dmaxx e=917.809x0.5=458.905 (KNm)

Mmin=Dminx e=217.597x0.5=108.799 (KNm)

a Môment do tải trọng ngoài gây ra trên hệ cơ bản:

b Nội lực do chuyển vị thẳng đơn vị gây ra trên hệ cơ bản:

Trang 16

3.5811.0419

Trang 17

Trang 18

3.9611.0419

- Moment tại vị trí đặt lực xô ngang:

3 0

- Moment tại chân cột:

3 0

- Moment tại vị trí đặt lực xô ngang:

3 0

Moment tại chân cột:

3 0

Trang 19

+

-

-5 TẢI GIÓ :

Nội lực đƣợc tính theo sơ đồ nhƣ sau:

a Nội lực do chuyển vị đơn vị gây ra trên hệ cơ bản:

B B

b Biểu đồ moment do ngoại lực gây ra trên hệ cơ bản M B0:

Phía gió đẩy:

102.32 KNm

22.42 KNm 75.98 KNm

Trang 20

5.7711.0419

- Moment tại chân cột trên và đỉnh cột:

3 0

67.33 KNm

26.83 KNm 31.63 KNm

50.57 KNm

20.15 KNm 23.76 KNm

Trang 21

- Moment tại chân cột:

3 0

- Moment tại chân cột trên và đỉnh cộ dưới:

3 0

Moment tại chân cột:

3 0

360.36KNm

12.49 KNm 86.94 KNm

377.12 KNm

5.8 KNm 79.07 KNm

360.36KNm

12.49 KNm

86.94 KNm

Trang 22

Hoạt tải mái (2)

D max trái (3)

D max phải (4)

T trái (5)

T phải (6)

G Trái (7)

G Phải (8)

M (KNm)

N (KN)

M (KNm)

N (KN)

M (KNm)

N (KN)

M (KNm)

N (KN)

M (KNm)

M (KNm )

Trang 23

Nội lực tính toán : từ bảng tổ hợp nội lực

+ Cột trên : cặp nội lực nguy hiểm nhất :

Trang 24

2 b

Trang 25

F 50.4 tra bảng II.4 - phụ lục II ta đƣợc :

1

Cột không cần kiểm tra bền vì Fyc F; m1 20

* Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn :

x 1.48 và m1 = 7.398 tra bảng II.2 - phụ lục II ta đƣợc hệ số lt 0.180

2 lt

Trang 26

* Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn :

Ta có M2 = - 449.596 ứng với tổ hợp 1,2,4,6,8 tại mặt cắt B ứng với đầu kia ta có mô men tương ứng :

Độ lệch tâm tương đối :

3 C

o b

b

bản cánh thoả mản điều kiện ổn định cục bộ

Trang 27

- Bản bụng :

Vì khả năng chịu lực của cột được xác định theo điều kiện ổn định tổng thể trong măt phẳng khung nên

tỷ số giới hạn

b o

h

xác định theo bảng 3.4

Với :

o b

6 3

N M

h

Cặp M1 cho Nnhánh lớn hơn nên ta dùng để tính cột

Nội lực tính toán ở tiết diện I-I chân cột là:

a Sơ bộ chọn tiết diện:

Chiều cao tiết diện cột đã chọn trước h=1.0m

Trang 28

x x

x

l r

3 6

491.2

2.9 501.3

I-30

Trang 29

y y

x x x

l r

50.497.427

y y y

l r

- Độ mảnh quy ƣớc:

3 6

Trang 30

3 6

5984.4141.5

50.13

22

x xm

m m

J

h

3304487

4410.93713.5

49.12

22

x xc

c c

J

b h

- Bán kính lõi tiết diện:

5984.414

31.55189.675

xm x

W

cm F

- Độ lệch tâm tương đối:

144

4.56431.55

x x

x

e m

- Độ lệch tâm quy đổi:

1 x 1.25 4.564 5.705

Tra bảng phụ lục II-7 với x 0.687và m1=5.705 nội suy ta có lt 0.244

b Kiểm tra cục bộ bản cánh:( nhánh mái)

- ổn định cục bộ của bản cánh phải được đảm bảo ngay từ lúc chọn sơ bộ tiết diện: tỷ số phần vươn ra và bề dáy của nó là:

'

9.661.5

2.1 10

o b

h

>41.11 Bản bụng bị mất ổn định cục bộ, chỉ có một phần chiều rộng sát hai cánh cùng làm việc với cánh Chiều rộng đoạn cùng làm việc:

Trang 31

2.1 10

o b

Phải làm các đôi sườn ngang gia cố bảng bụng

Khoảng cách các sường ngang a=2.5hb=2.5x98.175=245cm

Bề rộng sườn ngang: bs=981.75 40 72.7

Chiều dày sườn:

3 6

N A

Với ltđã tính như trên lt=0.244; A- diện tích làm việc của tiết diện

e Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung

Cặp nội lực để tính toán tiết diện I-I:

M1=1053.658 KNm ; N1=721.22 KN ứng với tổ hợp tải trọng 1,2,4,5,8 Môment ứng với đầu kia, cũng do các tải trọng 1,2,4,5,8 gây ra là:

Trang 32

1.5 30

337512

3 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỘT :

a) Liên kết dầm cầu chạy:

Dầm cầu chạy đặt trên đầu mút nhánh cầu chạy thông qua bản đậy dày 20-30cm Sườn mút dầm có đầu dưới gọt nhẵn truyền phản lực xuống dầm vai( hoặc bụng cột đặc bên dưới) và sườn cônson hình tam giác(sườn conson này có thể là dầm vai kéo dài sang) Do sự truyền lực là tỳ trực tiếp, mọi đường hàn đều là cấu tạo, trừ đường hàn liên kết sườn tam giác phảit ính chịu lực ép mặt tỳ lên sườn này

b) Nối cột trên với cột dưới đặc:

Cần phải tính toán: nối cánh ngoài của cột trên, liên kết cánh trong của cột trên với bản K và liên kết bản K vào dầm vai, liên kết sườn conson tam giác nếu sườn này không phải là dầm vai kéo dài sang Không phải kiểm tra dầm vai về uốn mọi bản thép nằm ngang của dầm vai, mọi đường hàn ngang liên kết dầm vai với các phần cột đều lấy theo cấu tạo

Trang 33

Mmax=54.796 KNm ; Ntu=446 KN

Mmin=-129.46 KNm ; Ntu=534.2 KN

- Khoảng cách hai bản cánh cột trên:b t' h t c 45 1.5 43.5cm

- Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài cột trên phải chịu:

max 1

2 2

8

Trang 34

- Nối cánh ngoài bằng đường hàn đối đầu thẳng, chiều dài đường hàn bằng bề rộng cánh cột trên, chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép cánh cột trên

- ứng suất trong đường hàn đối đầu cánh ngoài:

2

349

81.5 (30 0.5 2)

ng h

h h

KN cm

Vậy đảm bảo yêu cầu

- cánh trong cũng nối với bản K bằng đường hàn đối đầu:

2

565

131.5 (30 0.5 2)

tr h

h h

KN cm

Chọn bản K có chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều dày và chiều rộng bản cánh của cột trên Mối nối bụng cột, tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối: vì lực cắt ở cột trên khá bé, đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo, hàn suốt với chiều cao đường hàn bằng chiều dày của thép bản bụng

12

c) Tính dầm vai:

- Dầm vai tính như dầm đơn giản l=bd=1000mm(bd là chiều cao tiêt diện cột dưới)

- Dầm vai chịu uốn bởi lực Strong=565 KN truyền từ cánh trong của vột trên

tr S

KN

tr S

M max =141.25 KNm

Trang 35

- Chiều cao bản bụng dầm vai: phải chứa đủ 4 đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bụng nhánh cầu trục

+ giả thiết chiều cao đường hàn góc hh=10mm

+ Chiều dài 1 đường hàn cần thiết là:

dct h

+ Chọn chiều dày bản dưới dầm vai cv=10mm

+ Chiều cao bản bụng dầm vai hbdv=hdv-( bd cv)=50-(2+1)=47cm

- Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai:

Tiết diện chữ I của dầm vai không đối xứng gồm cánh dưới dầm vai thường là một bản thép nằm ngang nối bản bụng của hai nhánh cột dưới

Cánh trên của dầm vai thường là hai bản thép ( bản đậy mút nhánh cầu trục và bản sườn lót)

Để có thể tính toán đơn giản và thiên về an toàn ta quan niệm chỉ có bản bụng dầm vai chịu uốn

- Moment kháng uốn của bản bụng:

2

141.25 10

19.18736.33

dv

KN cm

Các đường hàn liên kết cánh trên, cánh dưới với bản bụng của dầm vai đều lấy bằng hh=10mm

Trang 36

Chiều dài bản đế tính được theo giả thiết ứng suất lớn nhất tại mép bản đế đạt được cường độ

ép cục bộ của bêtông móng theo công thức:

2

F

F giả thiết =1.2)

2 2

Trang 37

1 1 1

Trang 39

g h

Trang 40

12.393 30

185.895

A A

Trang 41

Trang 42

M=329.24 0.9 377.12 646.498

N=212.61 0.9 173.954

+ bu long neo ở nhánh mái:

- Ứng suất tại đáy đế móng:

KN cm KN cm

+ Tính bu long neo ở nhánh cầu chạy:

Dung 2 bulong neo ở nhánh cầu chạy đường kính 56mm có diện tích chọn Fchọn=19.02x2=38.04 cm2

- Lực kéo lớn nhất trong 1 bulông là:

- Tính chiều dài neo bulông vào bêtông móng

Cường độ lực dính giữa bêtông và bulông là:

Trang 43

Trang 44

PHẦN VII:

THIẾT KẾ DÀN MÁI

A TÍNH NỘI LỰC THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ CRÊMÔNA:

1 SƠ ĐỒ VÀ KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DÀN :

Dàn có sơ đồ hình thang, độ dốc cánh trên i = 0.10 chiều cao đầu dàn là 2.2m

Chiều dài thực tế của dàn : L0 = L – 2ht = 30 – 2 x 0.45 = 29.1 m

Kết cấu cửa trời : Lct = 12 m, cao 2.2 m

Trọng lượng cánh và bậu cửa mái: Gct=6KN

Moment đầu dàn do tĩnh tải mái gây ra: Mtr=Mph=-190.98 KNm

b Hoạt tải : hoạt tải mái

Hoạt tải ở đây là hoạt tải sửa chữa mái phân bố đều theo phươn nằm ngang và có giá trị: p=5.88KN/m2

Trang 45

3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DÀN:

* Nội lực tính toán của các thanh dàn : xác định bằng phương pháp đồ giải crêmona :

Giản đồ Crêmôna trường hợp tĩnh tải

Kết quả nội lực trong dàn như sau:

7165 9177

f 3

8

Trang 46

Thanh a-2 a-5 a-8 c-1 e-1 f-3 g-4 h-6

Sơ đồ tính

Giản đồ Crêmôna trường hợp hoạt tải

1 2

1

2

345

6

Trang 47

Kết quả nội lực trong dàn như sau:

c Áp lực đứng D max tr : Mtr=-5.28 KNm; Mtr=-86.22KNm

Tải không tác dụng trực tiếp lên dàn do đó chúng ta sẽ giải cho trường hợp Mtr=1 (trường hợp Mph=1

sẽ lấy đối xứng qua trục dàn)

Sơ đồ tính

Giản đồ Crêmôna trường hợp M=+1 đặt tại đầu dàn trái

Nội lực trong dàn sẽ được xác định như sau:

1

e 2

15

4032 9697 13524 22587 36000

709 1

6560

277 1

41

2995

11838 45677

363 7

Trang 49

Trang 51

1_2 -651.8 -126.71 3.834 -10.3305 2.04692 -2.047 -8.54058 8.5406 14.24649 -14.8053 2_3 389.3 74.95 -3.02286 8.14686 -1.61362 1.614 6.73538 -6.7354 -11.2343 11.67505

4_5 -224.4 -42.23 2.649312 -7.23346 1.402452 -1.402 -5.9846 5.9846 9.937767 -10.3321 5_6 63.4 12.39 -2.21172 5.96322 -1.18032 1.180 4.93018 -4.9302 -8.22217 8.54484

7_8 58.8 11.16 2.06568 -5.54268 1.10576 -1.106 -4.58124 4.5812 7.65294 -7.952 8_9 58.8 11.16 -5.54268 2.06568 -4.58124 4.581 1.10576 -1.1058 -7.952 7.65294

10_11 63.4 12.39 5.96322 -2.21172 4.93018 -4.930 -1.18032 1.1803 8.54484 -8.22217 11_12 -224.4 -42.23 -7.23346 2.649312 -5.9846 5.985 1.402452 -1.4025 -10.3321 9.937767

13_14 389.3 74.95 8.14686 -3.02286 6.73538 -6.735 -1.61362 1.6136 11.67505 -11.2343 14_15 -651.8 -126.71 -10.3305 3.834 -8.54058 8.541 2.04692 -2.0469 -14.8053 14.24649

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	2,14 MB