Đồ án thép nhà công nghiệp khung zamil

Trị số của nó không lớn so với áp lực của bánh xe cầu trục, nên có lúc được nhập luônvào trị số áp lực bánh xe, coi như là tải trọng tạm thời.. Bề Rộng gabait Bk mm Bề Rộng đáy Kk mm Tlợ

γ = 7850 (kG/m3)

µ = 0,3

- Dïng que hµn tay E42 vµ E42A

II X¸c §Þnh KÝch Thíc ChÝnh Cña Khung.

Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột(a=0) Khoản cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục:

L1 = − =

2

k

L L

=

−

2

5.22

15

120

1)x9.7 = (0.65 ữ 0.49)m

I ThiÕt KÕ HÖ Gi»ng.

- Nhiệm vụ của hệ giằng trong nhà công nghiệp:

Đảm bảo tính bất biến hình của hệ thống kết cấu khung nhà xưởng Ổnđịnh hệ khung khi dựng lắp

Giảm bớt tải trọng theo phương dọc nhà

Đảm bảo sự làm việc không gian của hệ thống khung nhà xưởng, nhất làkhi chịu lực hãm ngang của cầu trục

- Cấu tạo: gồm 2 hệ thống:

Giằng cột, bao gồm giằng cột dưới và giằng cột trên Giằng cột dưới bố trítại giữa khối nhiệt độ, giằng cột trên được bố trí tại giữa khối nhiệt độ (trên hệgiằng cột dưới), và hai đầu khối nhiệt độ

Giằng mái gồm hệ giằng cánh trên bố trí cho 12 bước cột

Hệ giằng mái và giằng cột sử dụng thép tròn Ø16, neo vào cột và kèo bằng.

Hệ giằng mái và giằng cột sử dụng thép tròn Ø16, neo vào cột và kèo bằng tăng đơ

II ThiÕt kÕ Xµ Gå.

Xà gồ chịu tải trọng của mái truyền xuống Xem như xà gồ hợp với phương nằm ngang một góc 120 Tính như dầm chịu uốn gối lên vì kèo, khoảng cách của các xà gồ là 1200

Sơ đồ phân bố xà gồ:

)

7sin.(8

l q

l q

099,2668

6)993,055,59(8

)

7cos.(8

l q

9

J E

l q

6007cos5955.05

6

4 0

J E

l q

6007sin5955.05

6

4 0

81.0 < l 

f

=2001VËy chän thÐp C12 lµm xµ gå

Ch¬ng III : X¸c §Þnh T¶i Träng Vµ Tæ Hîp T¶i Träng

C¸c t¶i träng t¸c dông lªn khung lµ: t¶i träng thêng xuyªn do kÕt cÊu chÞu lùc vµ kÕt cÊu bao che, t¶i träng t¹m thêi do t¶i träng cÇu trôc, t¶i träng giã vµ mét sè t¶i träng kh¸c…

I TÜnh T¶i.

- Tole sãng

52,11,177,3a.n.g

Chuyển về dạng phân bố trên dầm mái:

21,306993,0

57

cos 0

1 '

1 = g B= × =

- Xà gồ:

Tải trọng xà gồ trên 1m dài g2 = 10,4kg/m

Chuyển về dạng tập trung trên dầm mái:

84.626993,0

4,107

84.622

Chọn theo kinh nghiệm, có thể lấy g3 = 5kg/m2

Chuyển về dạng phân bố trên dầm mái:

21,306993,0

57

'

-Trọng lượng bản thân của dầm cầu trục

Công thức kinh nghiệm:

Gdct –đặt tại chổ vai đở dầm cầu trục là tải trọng thường xuyên Trị

số của nó không lớn so với áp lực của bánh xe cầu trục, nên có lúc được nhập luônvào trị số áp lực bánh xe, coi như là tải trọng tạm thời

Bảng tổng hợp tĩnh tải:

(kg/m)

Tập trung (kg)

Kết Cấu Mái

II Hoạt Tải.

a) tải trọng sửa chữa mái.

Tải trọng sửa chữa mỏi là tải trọng do người và thiết bị sửa chữa, vật liệu sửa

chữa mỏi Đối với trường hợp mỏi lợp tole sắt trỏng kẽm (vật liệu nhẹ) theo quy

phạm về tải trọng và tỏc động TCVN 2737–1995 lấy bằng 30 Kg/m2 Với hệ số

hoạt tải n = 1.3

Vậy ptt = 30*n = 30*1.3 = 39 (kg/m) Chuyển về dạng phõn bố trờn mặt bằng mỏi:

65,2356993,0

397

cos 0 ' = p B= ì =

b) Hoạt tải Cầu Trục.

b.1 áp lực đứng của bánh xe cầu trục.

Bề Rộng gabait Bk (mm)

Bề Rộng

đáy Kk (mm)

Tlợng cầu trục G (T)

Tlợng xe con Gxe (T)

áp Lực pmax (KN)

áp Lực pmin (KN)

Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm

cầu trục đợc xác định bằng cách dùng đờng ảnh hởng của phản lực gối tựa của dầm

và xếp các bánh xe của 2 dầm cầu trục khác nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định

đợc các tung độ yi của đờng ảnh hởng, từ đó xác định đợc áp lực thẳng đứng lớm

nhất và nhỏ nhất của bánh xe cầu trục lên cột

Dmax =nc*γp*∑Pmax*y

i = 0.85*1.1*13*1.975 = 24 TDmin = nc*γp

* PMin * ∑yi =1.1*0.85*3.23*1.975 = 5.97 T

với: n=1.2-là hệ số vượt tải

nc =0.85-hệ số tải trọng do hai cầu trục chế độ nhẹ

yi - là tung độ cỏc đường ảnh hưởng

Từ cỏc kớch thước cầu trục B=6m, Bk=4.23m.Ta xỏc định yi

y1=1 , y2=0.295 , y3=0.68

b.2.lùc h·m xe con.

Tæng lùc h·m t¸c dông lªn toµn cÇu trôc

062.12.1,04

236.120'

xe

xe f n n

G Q

Lùc h·m ngang tiªu chuÈn cña mét b¸nh xe

531,02

063.10

c) t¶i träng giã t¸c dông lªn khung.

Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737-1995 Theo tiêu chuẩn đó thì tải trọng giótác dụng lên khung và được xác định theo công thức:

q = γpw0kcBTrong đó:

γp : hệ số vượt tải của gió, lấy bằng 1.2

c: hệ số khí động, tuỳ thuộc vào hình dạng nhà và vào vị trí tính toán tảitrọng gió so với hướng gió thổi Tra bảng 2-8 chỉ dẫn xác định hệ số khí động Ce, Sổ taythực hành kết cấu công trình-Vũ Mạnh Hùng-NXB xây dựng 1999

k: hệ số độ cao, tuỳ thuộc vào dạng địa hình và độ cao Tra bảng 2-6 hệ số

K, Sổ tay thực hành kết cấu công trình-Vũ Mạnh Hùng-NXB xây dựng 1999

wo: áp lực gió tiêu chuẩn, được coi như không đổi từ độ cao 15m trở xuống.Với địa hình thuộc vùng IIA, áp lực gió tiêu chuẩn là qo = 83 (daN/m2) Phần tải trọng giótác dụng vào cột được quy thành tải phân bố đều trên suốt chiều dài cột

Tải trọng mái ở trên là do gió tác dụng từ bên tráI sang bên phảI khung, trong trờng hợp ngợc lại thì tảI trọng gió tác dụng lên kèo cũng sẻ đặt ngợc lại.

Chơng IV: Xác Định Nội Lực Khung Ngang

Để xỏc định nội lực của khung ngang, cú thể xỏc định bằng phương phỏp chuyển vị (tớnh toỏn thủ cụng bằng tay), hoặc tớnh theo phương phỏp phần tử hữu hạn (nhờ mỏy tớnh chương trỡnh Sap 2000) Ta chọn phương ỏn tớnh toỏn trờn mỏy tớnh với chương trỡnh Sap 2000

I Cỏc trường hợp tải trọng tỏc dụng lờn khung:

1 Thống kờ tải trọng:

-TT: tĩnh tải của mỏi & trọng lượng bản thõn dầm cầu trục, tải trọng vật liệubao che

-HT1 & HT2: hoạt tải sửa chữa mỏi P tỏc dụng lờn mỏi trỏi hoặc mỏi phải.(P

cú thể cựng lỳc tỏc dụng lờn cả mỏi trỏi và mỏi phải)

-GT & GP: tải trọng dưới dạng phõn bố đều q & q’ tỏc dụng lờn cột và tậptrung W & W’ tỏc dụng lờn mắt dàn

-HT3 & HT4: ỏp lực đứng của bỏnh xe cầu trục tỏc dụng lờn 2 vai cột cựnglỳc ( Dmax& Dmin) theo cột trỏi hoặc cột phải

-HT5 &HT6: Lực hóm của xe con T tỏc dụng theo phương ngang nhà theobờn trỏi hay bờn phải

2 Cỏc dạng tải trọng:

- Trường hợp 1: TT (tĩnh tải)

- Trường hợp 2: HTMT (hoạt tải ẵ mỏi bờn trỏi).( HT1)

- Trường hợp 3: HTMP (hoạt tải ẵ mỏi bờn phải) ( HT2)

- Trường hợp 4: HTGT (hoạt tải giú trỏi)

- Trường hợp 5: HTGP (hoạt tải giú phải)

- Trường hợp 6: HTCTT (hoạt tải lực hãm bên trái) ( HT3)

- Trường hợp 7: HTCTP (hoạt tải lực hãm bên phải) ( HT4)

- Trường hợp 8: HTLHT (hoạt tải cầu trục bên trái) ( HT5)

- Trường hợp 9: HTLHP (hoạt tải cầu trục bên phải) ( HT6)

3) tæ hîp t¶i träng t¸c dông lªn khung.

19) TT+0.9(HT4+HT6)20) TT+0.9(HT3+HT5+GT)21) TT+0.9(HT3+HT5+GP)22) TT+0.9(HT4+HT6+GT)23) TT+0.9(HT4+HT6+GP)24) TT+0.9(HT1+HT5+GT)25) TT+0.9(HT1+HT5+GP)26) TT+0.9(HT2+HT6+GT)27) TT+0.9(HT2+HT6+GP)28) TH BAO=(TH1+…+TH27)

BiÓu §å Ph©n Bè C¸c PhÇn Tö Khung

TÜnh T¶i

Ho¹t T¶i 1

Ho¹t T¶i 2

Ho¹t T¶i 3

Ho¹t T¶i 4

Ho¹t T¶i 5

Ho¹t T¶i 6

Giã Tr¸i

Giã Ph¶i

BiÓu §å Bao M« Men

BiÓu §å Bao Lùc Däc

BiÓu §å Bao Lùc C¾t

B¶ng Tæng Hîp Gi¸ TrÞ Néi Lùc.

B¶ng tæng hîp néi lùcPhÇn

Cột được coi như những cấu kiện chịu nén lệch tâm trong mặt phẳng khung và nén

đúng tâm ngoài mặt phẳng khung Trong trường hợp tính ổn định mặt ngoài khung đối

với cột cần kể đến ảnh hưởng của mômen tác dụng trong mặt phẳng khung

Các công việc thiết kế cột bao gồm: xác định chiều dài tính toán cột trong và ngoài

mặt phẳng khung, thiết kế tiết diện cột, thiết kế các chi tiết cột: chân cột và vai cột

Cột trong nhà công nghiệp một tầng, phạm vi đồ án này, chọn cột có cấu tạo theo

dạng tiết diện đặc, có dạnh chữ I

B¶ng Tæng Hîp Néi Lùc PhÇn Tö CétPhÇn Tö ChiÒu Cao

(m)

Nmax (kg) Mtu (kg.m) Mmax

(kg.m)

Ntu (kg)

1 0 -29318.38 0 0 -29318.38

7.3 -28285.35 -12355.94 -18524.65 -6548.379.7 -6208.74 -14323.21 39333.65 -2612.6

7.3 -28285.35 -12355.94 -18524.65 -6548.379.7 -6208.74 -14323.21 39333.65 -2612.6

I tính toán tiết diện cột phần tử 1.( cột phần tử 2 đối xứng với 1 ).

Chọn phơng án cột tiết diện thay đổi, với giả thuyết tỷ số độ cứng của xà và cột

là nh nhau:

n =

24

7.9

*

*cot

=

L I

H

I xa

=0.404 => à =

14.0404.0

56.0404.0

0

*5.225.11

*2800

38.29318

)8.22.2(25.1

cm A

h

e R

N A

yc

x yc

Ayc < A (thỏa)

3 tính toán các đặt trung hình học của tiết diện.

Diện tích tiết diện

5.1

đây là cấu kiện chị nén đúng tâm

=> ϕmin = 0.594 đợc lấy theo λmax = λx = 3.16

4 kiểm tra

*kiểm tra độ bền

37.246119

38

/2800415

119

*594.0

38.29318

cm kg A

=

ϕσ

+ Bản cỏnh:

372800

10

*1,2)16.3

*1,036,0(2102

20)

.1,036,0(

b

b

b c

δδ

+ Bản bụng:

9.672100

10

*1,2)16.3

*5,09,0(3.175,1

26)

.5,09,0(

6

=+

<

=

⇒+

h

b

b b

δδ

Vậy tiết diện đó chọn như trờn là thỏa món cỏc điều kiện về chịu lực

b) tại mặt cắt vai cột: ( cao độ +7.300 m).

2 theo cặp nội lực:

*Nmax = 28285.35 kg và Mtu = 12355.94 kg.m

độ lệch tâm của cột:

ex = M/N = 1235594/28285.35= 43.68 cmdiện tích thép cần thiết:

68.43

*5.225.112800

35.28285

)8.22.2(25.1

cm A

h

e R

N A

yc

x yc

Ayc < A (thỏa)

*Mmax = 18524.65 k.m và Ntu = 6548.37 kg

độ lệch tâm của cột:

ex = M/N = 1852465/6548.37=282.89 cmdiện tích thép cần thiết:

22.4440

89.282

*5.225.11

*2800

37.6548

)8.22.2(25.1

cm A

h

e R

N A

yc

x yc

Fyc < F (thỏa)

3 tính toán các đặt trung hình học của tiết diện.

Diện tích tiết diện

5.1

34738 = 16.1 cm iy =

134

79

mx = MtuA/Nmax Wx = 1235594*134/28285.35*1736.93 = 3.37Tra bảng phụ lục với loại tiết diện số 5 và nội suy ta đợc.

F C

với: φy-hệ số uốn dọc đối với trục (y-y) của tiết diện cột khi tớnh toỏn cột

trong mặt phẳng vuụng gúc với mặt phẳng uốn

54.0

=

y

ϕ Tra bảng theo λy

C: hệ số kể đến ảnh hưởng của moment và hỡnh dạng tiết diện

Giả sử gọi cặp nội lực đang xột là M-N, được xỏc định từ một tổ hợp nội lực

i nào đú, M là moment ở 1 trong 2 tiết diện ở hai đầu cột Moment ở đầu cột đối diện

tương ứng được xỏc định cựng với tổ hợp nội lực i là Mtư Giỏ trị moment M’ quy ước

dựng để tớnh toỏn C được lấy bằng giỏ trị lớn nhất trong cỏc trường hợp sau:

+ ẵ giỏ trị moment lớn nhất M hoặc Mtư

+

3

M M M

M = + tu −

Căn cứ vào đú, ta xỏc định được Mtu = 0

M’= Max(Mtb,M1/2,M2/2)

cm kg Max

3

12355941235594

;2

1235594(

⇒

Độ lệch tõm tương đối:

*35.28285

134

*823729

M

Ta có:

4,0)25.2

*66,01/(

1

1)

3,9914

.3(

66.025.2

*005,065,0

).1/(

5

=+

m C

m

c y

x x

βλ

λα

αβ

Ta có:

2/2800

977134

*54.0

*4.0

35.28285

* ) 27 3

* , 0 36 , 0 (

* 2 10 2

20 R ) 1 , 0 36 , 0 ( 2

6

= +

<

=

⇒ +

δ δ

*5,09,0(182

36)

.5,09,0(

6

=+

<

=

⇒+

h

b

b b

δδ

Vậy tiết diện đã chọn như trên là thỏa mãn các điều kiện về chịu lực

II tính toán tiết diện xà ngang phần tử 5.( xà phần tử 6 đối xứng với 5 ).

Xà đợc tính toán nh cấu kiện chịu uốn

a) Đoạn xà 4m (tiết diện thay đổi).

Bảng tổng hợp nội lựcPhần tử Mmax kg.m Qmax kg/m

5 -39333.97 -5870.98

6 -39333.97 -5870.89

Momen chống uốn cần thiết cho xà ngang

12800

R

M W

γ = 1404.78 cm3

Chiều cao của tiết diện theo điều kiện tối u vật liệu Với δb = 1.5 cm

h = k

5.1

78.1404)2.115.1

=

c

yc x

R h

Q

γ

* =1.5*(5870.98/40*2250) = 0.07

b b yc x

h h

22

*05.3697

h

σ 36/1.5 = 24 < 3.2 E R = 87.63

=> bảng bụng không bị mất ổn định cục bộ dới tác dụng của ƯStiếp ( không phảI đặt sờng cứng ngang )

=

c w

h

σ 36/1.5 = 24 < 2.5 E R = 68.46

=> bảng bụng không bị mất ổn định cục bộ dới tác dụng của ứngsuất pháp và ứng suất tiếp ( không phảI kiểm tra các ô bụng )

* vậy tiết diện xà ngang chọn là đạt yêu cầu

b) đoạn xà 8m( không thay đổi tiết diện).

Bảng tổng hợp nội lựcPhần tử Mmax kg.m Qmax kg/m

R

M W

γ = 869.56 cm3

Chiều cao của tiết diện theo điều kiện tối u vật liệu Với δb = 1.5 cm

h = k

5.1

56.869)2.115.1

=

c

yc x

3

b b yc x

h h

22

mx =

1314

*13.3629

III thiết kế vai cột.

h 2 bl

k 2 bl

em 3400kg/cm ,R 2100kg/cm ,R 1800kg/cm

Que hàn E42 hàn tay.chon 8 bulong

- Chọn chiều cao đờng hàn

23012.93

,069

17219903

.312

22

2 2

h

x M

l

M l

l M J

y M

δδ

- Kiểm tra mối hàn

19.11201

.170)2.11070

()

*15,1.15,

- Bu lông chịu kéo, ép mặt, chịu cắt

+ Lực lớn nhất tác dụng lên 1 bulông

62.28768

93

604020(2

601721990

2 2 2 2

++

l M

- đờng kính bulông từ cấu kiện chịu kéo

= . =19224,1 2100.95 =3.99

x R

62.28764

.4

c

Q c

n R

62.2876

Q em

R

F d

Từ các điều kiện ta chọn bulông có : d= 2.0 cm

IV thiết kế liên kết tại đỉnh khung.

2 kbl

2 cbl 1500kg/cm ;R 1750kg/cm ;R 3400kg/cm

- lùc t¸c dông lªn 1 bul«ng.

+ Do N vµ Q g©y ra ( lùc c¾t v`µ Ðp mÆt ).

10

122.028.349319

.4474sin

+ do M g©y kÐo.

y n

y a

40993.01028.3493771846

cos

2 2 2 2 2

1

+++

4904

π cbl bl N c

c

n R

N

17,01,134008,0

490

.min

38,4914

×

=

=γ

2 kbl

2 cbl 1500kg/cm ;R 1750kg/cm ;R 3400kg/cm

- Lực tác dụng lên 1 bulông:

+ Do N, Q (gây cắt và ép mặt)

6508

122.013.362941

.4757sin

(kg)+ Do M (gây kéo)

)395.245.14(2

39993.01013.36292159993

cos

2 2 2

2 1

++

y a

N M

(kg)

- Đường kính bulông từ điều kiện chịu cắt và ép mặt:

75,01,119,0150014,3

6504

π cbl bl N c

c

n R

N

22,01,134008,0

650

.min

34.15119

×

=

=γ

kbl

M thbl

R

N

Tra bảng ta chọn d = 3,2cm

V thiết kế liên kết cột với xà ngang.

a nội lực.

N = -6208.74 kg

M = 39333.93 kg.m

Q = -5870.89 kg

b tính toán liên kết bulông.

- giả thuyết ban đầu chọn 12 bulông bố trí thành 2 hàng có d = 2.4 cm

- Khả năng chịu kéo của 1 bulông

[N]tb = f tb*Abn = 4000*3.52 = 14080 kg

- Khả năng chịu trợt của một bulông

[N]b = fhb*A*γb1*à*nf/γb2 = 0.7*11000*4.52*0.25*1*1*/1.7 = = 5118.24 kg

- kiểm tra điều kiện kéo và cắt

+ lực kéo tác dụng vào 1 bulông ở dãy ngoài

12

74.6208)

5.544575.335.2210(2

5.54

*3933393

2 2

2 2

+++

Nbmax < [N]tb => bulông đủ khả năng chịu lực

+ kiểm tra khả năng chịu cắt của 1 bulông

=

=

12

89.5870

n

Q 489.24 kg < [N]bγc = 5118.23 kg

BÒ dµy cña bÒ mÆt bÝch.

2100

*)1020(

51.1066

*5.54

)5.544575.335.2225.11(

*51.1066

*

+

+++

L ≥

cb n cb

n cb

M m

BR

N m

BR

)2

(2

2 ++

L ≥

2,1

*90

*52

3933397

*6)2,190

*52

*2

38,29318(

2,1

*90

*52

*2

38,

++

L ≥ 48.35 cm

=> Chọn L = 50 cmTheo cấu tạo và khoản cách bố trí bulông neo, chiều dài bản đế với giảthuyết c2 = 11.2 cm và bề rộng bản đế 1 cm

Lbd = h +2tdd + 2c2 = 30 + 2*1 + 2*11.2 = 54.4 cmtính lại phản lực phía dới của bê tông móng

B

4.54

*32

3933397

*64.54

*32

38,

Lực truyền vào một dầm đế do ứng suất phản lực của bê tông móng

Ndd = (12+10)*30*0.5 = 330 kgTheo cấu tạo chọn chiều cao đờng hàn liên kết vào cột là hf =0.6 cmChiều dài của 1 đờng hàn vào cột

lw =

c w

f

dd

f h

c tính toán sờng cứng.( ta chọn để bố trí 1 sờn cứng để tăng cờng cờng

chọn sơ bộ chiều dày sờn δs = 1.5 cm

chiều cao đờng hàn tính theo công thức:

=

2800

*5,1

398400

*6

= 23 cmChọn hs =25 cm

Kiểm tra đờng hàn liên kết vào cột.

Chọn chiều cao đờng hàn từ điều kiện hh, min ≤ hh≤ hh maxVới hh max = 1.2*δmin = 1.2 cm

hh min = 0.6 cmchọn hh = 1 cm

kiểm tra ứng suất đờng hàn

120409(

)2.115

b tính toán liên kết.

- sử dụng bulông thờng có:

2 2

2; 1750 / ; 3400 //

29318.3845

đờng kính bulông chịu cắt và ép mặt

03.31,119,0150014,3

88.35334

Q c

n R

N

47.01,134002

88.3533

.min

R

N

Chọn bulông có: d = 3.2 cm