Đồ án kết cấu thép II ĐH xây dựng giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Lĩnh

tải trọng tác động lên khung ngang, xác định nội lực, thiết kết tiết diện cấu kiện, Đồ án kết cấu thép II ĐH xây dựng giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn LĩnhĐồ án kết cấu thép II ĐH xây dựng giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn LĩnhĐồ án kết cấu thép II ĐH xây dựng giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn LĩnhĐồ án kết cấu thép II ĐH xây dựng giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn LĩnhĐồ án kết cấu thép II ĐH xây dựng giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn LĩnhĐồ án kết cấu thép II ĐH xây dựng giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Lĩnh

Trang 2

DO AN KET CÁU THÉP 2 GVHD: TS.NGUYEN VAN LĨNH

Muc Luc

1 SO LIEU THIET KE

2 KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG

2.1 Theo phương đứng

2.2 Theo phương ngang

3 TẢI TRỌNG TÁC DUNG LÊN KHUNG NGANG

3.1 Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải )

3.2 Hoạt tải mái

THIẾT KÉ TIẾT DIỆN CẦU KIỆN

5.I Thiết kế xà gd mii

5.2 - Thiết kế tiết diện cội

5.3 Thiết kế tiết diện xà ngang

5.3.1 Đoạn xà 6.5m( tiết diện thay đổi)

5.3.2 Đoạn xà I0m( tiết diện không đổi)

6 THIET KE CAC CHI TIET

6.3 Liên kết cột với xà ngang

6.3.1 Tínhtoán bulông liên kết

6.3.2 Tínhtoánmặt bích

6.3.3 Tính toán đường hàn tiết diện cột ( xà ngang ) với mặt bích

Trang 3

Trang 4

1 SO LIEU THIET KE

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp, với các số liệu sau:

~ Xà ngang tiết diện thay đổi (chữ I)

- Số lượng cầu trục: 2 chiếc

- Sức nâng của cầu trục: Q=l6T

- Mô đun đàn hồi E= 2.1x 105(MPa)

- Ving gid II-B

- Hàn tay, dùng que hàn N42,bulông cấp độ bền 8.8

- Bê tông móng cấp độ bền B20 có Ry=1.15 kN/cmÊ

- Kết cầu bao che :Tường xây gạch cao 1,5m ở phía dưới, quay tole ở phía trên,mái tole

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng Trang 3

Trang 5

Voi H, = 1.19m ~tra catalo cau trục

by = 0.4 — khe hở an toàn giữa cầu trục và xa ngang

Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:

H= Hy +H) +H3= 8.2+1.6+0= 9.8m Trong đó: H¡- cao trình đỉnh ray H=§8.2m

H›- phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cột +0.000 Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục dén đáy xà ngang

Hy = Hy + Hace + Hy= 1.6+0.5+0.2=2.3 m

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

Hy =H-H_=9.8- 2.3=7.5m

2.2 Theo phương ngang

Chiều cao tiết diện chọn theo yêu cầu độ cứng

b=: HACE 5)9-8 =(0.65+0.49)m

Trang 6

3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

3.1 Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải )

Độ dóc mái là i=15% D a=8.53° (cos a=0.989, sin a =0.148)

Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gdm trong lugng cia cdc mai,trong lugng ban

thân xà gỗ ,trọng lượng bản thân khung ngang va dầm cầu trục

Trọng lượng bản thân các tấm lợp,lớp cách nhiệt va xà gồ mái lấy 0.15kN/m”,trọng lượng bản thân xà ngang chọn sơ bộ IkN/m.Tổng tĩnh tải phân bó tác dụng lên xà ngang

1.190.15:6

————+1.05*1=2.05kN/m 0.98 9

Trọng lượng.của tôn tường và xà gỗ tường lấy 0.15kN/nŸ Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột

1.1*0.15*6*9.8=9,7 kN

Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là IKN/m,quy thành tải tập trung va moment lech tam

đặt tại cao trình vai cột:

3.2 Hoạt tải mái

Theo TCVN 2727-1995 ,hoạt tải sửa chữa mái là 0.3kN/m2,hệ số vượt tải 1,3

Ta quy về tải trọng phân bó đều trên xà ngang

1.340.346 0.98 9

Trang 7

3.3 Tai trong gid

Công trình được giả định ở vùng gió II-B Áp lực gió tiêu chuẩn wạ=0.95kN/mẺ' Hệ số vượt tải y=1.2 Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và độ dốc mái, ta nội suy bảng III.3 phụ lục,ta được các hệ số khí động

Cet = —0.2711; Cop = —0.4 3 Cog = —0.5 ; cạ = 0.8

- Tai trong gid tac dung lén cot

Trang 8

3.4 Hoạt tải cẩu trục

Theo bảng phụ lục II-3,các thông số cầu trục

sức nâng 16 tấn như sau

“ak EE BS || rere || ¡

Nhịp gabarit : cách gabarit | „ e rong cầu Ạ lượng Pmax Pmin A

Lk (m) Hk | amy | BK | ưm | PP Zmin đáy Kk Gv †ịị M) | ŒM) xe con

Trang 9

trục sát nhau vào vị trí bắt lợi nhất ,xác định được các tung độ y; của đường ảnh hưởng,từ đó

xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột :

Dạm¿„„ = nạ * Yy * 3 Bạ¿„y,=0.85*1.1*134*1.982=248.325 kN Dinin = Ne * Yp * Y Pin Yi=0.85* 1.1*52.3*1.982=96.921 kN Trong đó Ð y;=l+0.15+0.832=2.32

Các lực Dmax, D„¡„ thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột,do đó sẽ lệch tâm so với

trục cột là e=L — 0.5h 0.75m.Trị số của các moment lệch tâm tương ứng

Trang 10

3.4.2 Lực hãm ngang của cầu trục

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

Trang 12

Trang 13

Trang 14

Trang 15

của cầu trục lên cột trái của cầu trục lên cột phải

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 14

Trang 16

Trang 17

DO AN KET CAU THEP 2 GVHD: TS.NGUYEN VAN LINH

pan LM “sa 6422] 195.69] 207M, 17036) 40.0617] ——_—.34 220) for LN of _-783] -3954] 35.45{ 40.29] lỡ d0] —233 03

Y -IRM| -IRI4[ 3629] 32.44 A026 -H43| -1435] — 893 EE)

M 3l4| 6442| 1956| 207.96] T036) 400 — 41j—- 234 EH) Đầu [_—N 226] -I0I| H8 33 3590| 14.03] -H33| — -068 233

Trang 18

DO AN KET CÁU THÉP 2 GVHD: .NGUYEN VAN LINH

Trang 19

5 THIET KE TIET DIEN CAU KIEN

5.1 Thiết kế xà gồ mái

Xà gỗ mái chịu tác dụng của tải trọng tắm mái và trọng lượng bản thân của xà gồ,lớp mái va xa gd

chọn trước Sau đó được kiểm tra lại theo điều kiện bền và điều kiện biến dạng của xà gồ

Tấm lợp mái : chọn như sau :

-_ Tải trọng tác dụng lên xà gồ gôm : tai trong tôn lợp mái,tải trọng bản thân xà gồ tải trọng do

hoạt tải sửa chữa mái :

- Chon khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng

Trang 20

Xà gồ dưới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sữa chữa được tính toán như cấu kiện

chịu uốn xiên

Ta phân loại tải trọng tác dụng lên xà gỗ C tác dụng theo 2 phương trục x-x tạo với phương

ngang một góc ơ = 8.53

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

q,° =q” xeosơ =0.627 xcos8.53” = 0.62(kN/ m) q/° =qŸ xsinœ = 0.627 xsin8.83' =0.093 (kN/m)

Trang 21

Vậy xà gồ đảm bảo được điều kiện độ võng

5.2 Thiết kế tiết diện cột

5.2.1 Xác định chiêu dài tính toán

Chọn phương án cột tiết diện không đổi,với tỷ số độ cứng của xà và cột giả thiết bằng nhau ,ta

Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mat khung phang 1, lấy bằng khoảng cách giữa các

điểm có định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà ( dầm cẩu trục,giằng cột,xà ngang ) Giả thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ C tại cào trinh +4 Im,tức là khoảng cách giữa phần cột tính từ mặt móng đền dam him,nén ly = 4.1m

5.2.2 Chọn và kiểm tra tiết diện

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

N= -327.11kN

334.23 kNm V=-79.99 kN

Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai,trong tổ hợp nội lực do các trường hợp 1,4,7,9 gay ra

Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ cứng :

Trang 22

Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sợ bộ như sau :

MỊ_ 327

Aye [L25 + (2228) 2| ˆ^1[1/25 + (2.2 + 28) saa) =(77.828+93.744) em? 3.3.43410/ 3 271166

Bé day ban bung :

=(1.9-0.1*5.033)-0.02(6-5.033)*1.7579= 1.28273 12*25

0.8*57.6

Tit dé m, =7.m, =1.28273*5.033 = 6.456 < 20 —> không cần kiểm tra bền

Với 3 =l.7579 và m =6.456 ,tra bảng IV.3 phụ lục,nội suy ta có đ,=0.1806

=75,.52< [A120

iy 5.429 f= 75.52 * oF =2.388

aN 27 iy gay jem? = 21(KN Jem?

+ 31 0.1806x106.08 EN Lem) SF fo IGN Lem)

-Để kiểm tra ôn định tổng thẻ của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung cần tính trị số moment ở

đoạn 1/3 cột đưới kể từ phía có moment lớn hơn Vì cặp nội lực dừng đẻ tính toán cột là tiết diện ở

dưới vai và do các trường hợp tải trọng 1,4,8,10 gây ra nên trị số của moment tại tiết diện chân cột

tương ứng là:

Trang 23

với 2,=75.52 tra bảng phụ lục IV.2, ndi suy ta cd 4, =0.746

Do vậy điều kiện ôn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phưởng được kiểm tra theo công

Với bản bụng cột : do m,=5.033 > 1; 2.=1.7579 <2 va kha năng chịu lực của cột được quyết

định bởi điều kiện Ôn định tổng thể trong mặt phẳng uốn (o, > ø, ) nên ta có

Trang 24

như chỉ còn phần bản bụng cột tiếp giáp với 2 bản cánh còn lại làm việc.Bề rộng của phần

5.3 Thiết kế tiết diện xà ngang

5.3.1 Doan xà 6.5m ( tiết diện thay đổi)

Từ bảng tô hợp chọn cặp nội lực tính toán

N= -90.3 kN M= -420.02 kN.m V=72.86kN

Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà,trong tổ hợp nội lực do các trường hợp 1,4 gây ra

Momen chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang :

Trang 25

Trang 26

Vay => Ø„ =AJ18.723” + 3*1.243” = 18.846 < 1.15fy, = 24.15(KN/cm?)

Kiểm tra ồn định cục bộ của bản cánh và bản bụng

=> Ban bung không bị mắt ồn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp pháp và ứng suất tiếp (không

phải kiểm tra các ô bụng)

Vậy tiết diệt

Trang 27

5.3.2 Doan xà 10m ( tiết diện không đổi)

Từ bảng tô hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán

M=101.06(kNm)

N =-89.14(kN)

V = 20.54(KN) Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai,trong tổ hợp nội lực do các trường hợp 1.4 gây ra tại cuối xà

Momen chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang : = M_ 101.0610" , _ 481.23(om’)

Voi 4,/ A, = 0.8x37.6 = 0.99734 va 2=1.7579 ndi suy ta c6 = 1.035

Từ đó m, =zym, =1.035*10.078 = 10.428< 20 —> không cần kiểm tra bền

Trang 28

Tại tiết điện đầu xà có momen uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương tại

chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng theo:

Với chiều cao tiết diện cột là h=60em,xác định được moment uốn và lực cắt tại chỗ liên kết công-xôn

tại vai cột với bản cánh cột

M=(D,,, +G,,)(4—h) = (248.325 + 6.3)* (1- 0.6) = 101.85(kNm)

Bề rộng bản cánh dầm vai chọn bằng bề rộng cánh cột bƒ“ = 2B((0m) giả thiết bề rộng của sườn gối

dầm câu trục b„ = 25(Cm) Chọn sơ bộ bề dày các bản cánh dầm vai" = 1.2(cm) Từ đó bề diy

bản bụng đầm vai xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ đo phản lực dầm cầu trục truyền vào

Trang 29

Chiều dài tính toán của các đừng hàn lien kết dầm vai với bản cánh cột xác định như sau:

- _ Phía trên cánh ( 2 đường hàn ): |, =2B—1.2= 23.8(cm)

- _ Phía dưới cánh (4 đường hàn): |, =0.ð*(25 ~0.8)—1.2 ~ 10.9(em)

Trang 30

Kích thước của cặp sườn gia cường cho bụng dam vài lấy như sau:

- Chiều cao ; h =h# =47.6(em)

Trang 31

n cột đã chọn,dự kiên chọn phương án cấu tao chân cột cho trường hợp

có vùng kéo trong bê tong móng với 4 bu long neo ở một phía chân cột.Từ đó xác định bề rộng của

œ =1- hệ số khi mác bê tông không quá B25

$,- hệ số tăng cường độ của bê tông khi chịu nén cục bộ:

Trang 32

Kích thước của dầm để chọn như sau:

- BỀ dày: tap =0.8(cem)

- Béréng : baw = Bya=42(cm)

~_ Chiều cao : han phụ thuộc vào đường hàn lien kết dầm đề vào cột phải đủ khả năng truyền lực

do ứng suất phản lực của bê tông móng:

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

Trang 33

Chọn bề day sun t, = 0.8cm,chiéu cao ciia sun xac dinh so bé tir diéu kién chiu uén:

Kiểm trả lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tường

Khả năng chịu lực của các đường hàn này được kiểm tra theo công thức:

oy =f Me) of) =f MERA) (28) na ttt yy =12.6(KN/em’) w) (A, 145.8 324

Trang 34

Theo cấu tạo ,chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụng cột h:=0.6cm Diện tích tiết diện và moment chống uốn của các đường hàn này là:

6.2.5 Tính toán bu lông neo

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực ở chân cột gây kéo nhiều nhất cho các bu lông neo:

N= -34.86 kN

M= 187.85 kNm

Q= 43.86 kN Đây là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do các trưởng hợp tải trong 1,5 gây ra Chiều dài vùng bê tông

chịu nén dưới bản để là c=49.6 em chọn khoảng cách từ méo biên bản đề chân cột đến tâm bu lông

Trang 35

Ở trên lấy dấu trừ vì N là lực nén Do T› < T¡ nên đường kính bu lông neo đã chọn là đạt yêu cầu

6.2.6 Tính toán các đường hàn liên kết cột vào bản đế

Các đường hàn liên kết tiết điện cột vào bản đề được tính toán trên quan niệm mômen và lực dọc do

các đường hàn ở bản cánh chịu,còn lực cắt do các đường hàn ở bản bụng chu Nội lực để tính toán

đường hàn chọn trong bảng tổ hợp nội lực chính là cặp đã dùng để tính toán bu lông neo Các cặp khác

không nguy hiểm bằng

Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc phân vào theo:

*402

Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở một bản cánh cột ( kể cả các đường hàn liên kết dầm để vào ban dé)

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản cánh cột theo

> = = 0.2918(0m

"Ti Bi are 8041207 (em)

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản bụng cột theo

hF> =8 >ìI,(Bí,), ở, 2'676-17126*1 — _003(em)

Kết hợp cầu tạo chọn hr= 0.6

6.3 Liên kết cột với xà ngang

Cặp nội lực dùng đẻ tính toán liên kết là cặp gây kéo nhiều nhất cho các bu lông tại tiết diện đỉnh

cột.từ bảng tổ hợp ta chọn

N= -91.87 kN M= 394.55 kNm

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	7,31 MB