THUYẾT MINH THIẾT KẾ KHUNG THÉP NHÀ XƯỞNG - NHA

THUYẾT MINH THIẾT KẾ KHUNG THÉP NHÀ XƯỞNGCHƯƠNG I CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU I.

Trang 1

THUYẾT MINH THIẾT KẾ KHUNG THÉP NHÀ XƯỞNG

CHƯƠNG I CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU

I 2 Số liệu:

- Nhịp khung ngang: L = 30m.

- Bước (khung) cột: B = 6m.

- Chiều dài CT: ∑ B = 180 12 8 276 + × = m .

- Số bước cột:

276 46 6

B n

B

.

- Sức nâng cầu trục: Q = 30T → Chế độ vừa.

- Cao trình đỉnh: H1 = Hr = 8, 4 0, 05 + × XY = 8, 4 0, 05 48 10,8 + x = m .

- Mái lợp tole:

+ Độ dốc: i = 10% ⇒ = 5,71 ⇒ = ) = 0,995

+ Dàn: hình thang.

- Cường độ thép: CCT38.

+

2

24

23 / 1,05

y M

Trang 2

2

24 0,58 0,58 13,5 /

1,05

y v

+ Môđun đàn hồi: E = 2,1.104 KN/cm2 = 2,1.102 KN/m2.

+ Trọng lượng riêng: = 7850kg/m3 = 76,5KN/m3

- Liên kết: hàn, que hàn E42, hàn tay, bu lông cấp độ bền 5,6.

- Địa điểm: địa hình A, vùng II ⇒ W0 = 83 daN/m2 (theo TCVN 2737 – 95)

a) Xác định kích thước chính của khung ngang:

+ Trọng lượng xe con: G = 12T = 120KN.

+ Trọng lượng cầu trục: G = 62T = 620KN.

b) Xác định kích thước theo phương đứng:

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

H2 = Hct + Hat + = 2,75 + 0,1 + 0,075 = 2,925m.

Chọn H2 = 3m.

Trong đó:

+ Hct = 2,75m (tra catalog CT).

+ Hat = 0,1m (chiều cao an toàn).

+ = 75mm (độ võng của kết cấu mái).

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

H = H1 + H2 + H3 = 10,8 + 3 + 0,6 = 14,4m.

Trong đó:

+ H1 = 10,8m : cao trình đỉnh ray.

+ H3 = 0,6m : phần cột chân dưới nền.

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

Trang 3

c) Xác định kích thước theo phương ngang nhà:

- Khoảng cách từ mép ngoài cột biên đến trục định vị:

+ L : nhịp của khung ngang, theo số liệu đề bài L = 30m.

+ Lct : nhịp của cầu trục, tra bảng catalog ứng với cầu trục có sức trục Q = 30T

B1 = 260mm : tra bảng catalog cầu trục.

D ≥ 70mm : khoảng cách an toàn tính từ mép cầu trục đến mép cột trên.

- Chiều rộng của phần cột hd được xác định theo CT:

d) Xác định kích thước dàn:

Do yêu cầu đảm bảo độ cứng của khung ngang, dàn vì kèo sẽ được liên kết cứng với cột Chúng ta có thể chọn dàn và kích thước theo dạng điển hình dưới đây:

I.4 Hệ giằng:

SVTH: ĐỖ THANH NHÃ ; MSSV: 21110048CT 3

Trang 4

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU

Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu không gian Hệ đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng không gian cho nhà, chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió thổi lên tường đầu hồi, bảo đảm cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu như: xà, cột.

Hệ giằng còn góp phần tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc thi công, lắp dựng Hệ giằng bao gồm 2 loại: hệ giằng mái và hệ giằng cột.

a Hệ giằng mái: được bố trí ở hai đầu nhà và ở các vị trí có hệ giằng cột Theo chiều tiết diện xà ngang, giằng mái bố trí lệch lên phía trên (theo độ dốc của mái) Với tiết diện thanh giằng Ø20.

b Hệ giằng cột: chiều cao cột H = 14,4m ta bố trí hai lớp giằng, một lớp giằng từ mặt dầm hãm đến đầu cột, một lớp giằng từ mặt nền đến dầm hãm Với tiết diện thanh giằng Ø20.

Trang 5

CHƯƠNG II:

TÍNH TOÁN KHUNG NGANG

II.1 Tính tải trọng tác dụng lên khung:

II.1.1 Tải trọng tác dụng lên dàn:

II.1.1.1 Trọng lượng mái:

- Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải):

Độ dốc mái i = 10% → = 5,71 (.

Trọng lượng tấm tole lợp: chọn loại tole dày 0,5mm.

78,5 0,0005 1 0,0392 / 0,04 /

t

- Trọng lượng xà gồ: giả thuyết chọn sơ bộ xà gồ thép hình C20; theo TCVN 1654 – 75, tra

bảng PL-10 ( HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP – NGÔ VI LONG – ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH – ĐẠI HỌC QUỐC GIA ).

Ta được trọng lượng xà gồ: gxg = 18,4 kg/m = 0,184 KN/m.

ttmai

- Hoạt tải mái :

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

Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang:

1,3 0,3 6

2,352 / cos(5,71 ) 0,995

tc p

o

II.1.1.2 Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng:

- Trọng lượng bản thân dàn:

Để tính trọng lượng bản thân dàn, ta cần chọn tiết diệt các thanh dàn và kiểm tra độ ổn định thỏa mãn.

a) Xác định các trường hợp tải:

Trang 6

+ Hoạt tải (HT)

- Lấy nội lực:

b) Các loại tổ hợp tải trọng:

- Tổ hợp 1: 1,1 Tĩnh tải (TT)

- Tổ hợp 2: 1,1 TT + 1,3 Hoạt tải chất đầy (HTCĐ)

- Tổ hợp 3: 1,1 TT + 1,3 Hoạt tải trái (HTTrái)

- Tổ hợp 4: 1,1 TT + 1,3 Hoạt tải phải (HTPhải)

( Trọng lượng bản thân dàn đã được khai báo trong chương trình SAP 2000 –

AUTO1)

Giải SAP lấy nội lực (lực dọc):

c) Chọn nội lực:

Để tiện trong tính toán và thi công, ta chọn các dạng tiết diện:

1) - Thanh đứng: Pmax = -35730,86 Kg = 357,1 KN.

2) - Thanh xiên đầu: Pmax = 17409,92 Kg = 174,1 KN.

3) - Thanh xiên bụng: Pmax = 13623,41 Kg = 136,23 KN ( 11247 Kg = 112,47 KN )

4) - Thanh cánh dưới: Pmax = 10266,04 Kg = 102,66 KN.

5) - Thanh cánh trên: Pmax = 32074,73 Kg = 320,75 KN.

d) Tính toán và chọn tiết diện thanh dàn:

• Thanh đứng, xiên, …

Ta chọn bề dày bản mắt của dàn theo độ lớn nội lực của thanh dàn theo bảng sau: ( HD ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG – NGÔ VI LONG – ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA )

401 đến 600

601 đến 1000

1001 đến 1400

1401 đến 1800

1801 đến 2200

2201 đến 2600

2601 đến 3000

Bề dày bản

Chọn thanh đứng: D22 (l = 1,3m) Chọn bề dày bản mắt là 12mm

Theo hình vẽ, thanh đứng d22 có chiều dài tính toán:

Trang 7

Độ mảnh cho phép của thanh đứng D22 là 120 Ta tính được bán kính quán tính yêu cầu của tiết diện:

[ ] [ ]

1040,867120

130

1, 083120

- Bán kính quán tính: rx = 3,05cm ; ry = 4,52cm.

Kiểm tra tiết diện đã chọn:

28, 76

4, 52

ox x x

oy y y

l r l r

λ

λ λ

Điều kiện ổn định → thỏa mãn.

• Thanh xiên đầu dàn (l = 3,54m) C15:

Chiều dài tính toán của thanh xiên: lox = l = 354cm ; loy = l = 354cm.

Giả thiết λ = 160 → 0,244, diện tích tiết diện:

2174,1

354

2, 21160

354

2, 21160

78, 32

4, 52

ox x x oy y y

l r l r

λ

λ λ

Trang 8

• Thanh xiên bụng C14 (l = 3,93m = 393cm):

Chiều dài tính toán của thanh xiên bụng :

86,95

4, 52

ox x x oy y y

l r l r

λ

λ λ

• Thanh xiên bụng C6 (l = 4,3m = 430cm):

Chiều dài tính toán:

344

2,15160

430

2, 69160

95,13

4, 52

ox x x

oy y y

l r l r

λ

λ λ

Trang 9

• Thanh cánh dưới a2 (l = 6m = 600cm):

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung bằng khoảng cách các mắt dàn, ngoài mặt nếu tùy thuộc hệ giằng dọc nhà và hệ giằng đứng giữa dàn Ở đây ta giả thiết có 2 hệ giằng dọc nhà, đặt tại cao trình cánh dưới và 2 hệ giằng đứng giữa dàn như hình vẽ Do vậy, lox =

loy = 6m, tức khoảng cách giữa 2 mắt dàn:

2

102,66

4, 46 23

Độ mảnh cho phép của thanh cánh chịu kéo là 400.

Bán kính quán tính yêu cầu:

[ ] [ ]

600

1, 5400

600

1, 5400

Kiểm tra độ bền tiết diện thanh đã chọn:

• Thanh cánh trên chịu nén b6 (l = 3,02m = 302cm):

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung bằng khoảng cách 2 mắt dàn Vậy:

lox = loy = 3,02m = 302cm.

Giả thiết λ = 100 → 0,599, diện tích tiết diện cần thiết:

2320,75

23, 28 0,599 23

Độ mảnh cho phép của thanh cánh chịu kéo là 170.

Bán kính quán tính yêu cầu:

[ ] [ ]

302

1, 78 170

302

1, 78 170

Trang 10

302

78, 44 3,85

78, 44 302

54, 71

5, 52

ox x x oy y y

l r l r

λ

λ λ

Tổng hợp các kết quả tính toán, ta kết luận và phân tích như sau:

1) Thanh cánh dưới: 2xL125x125x10

2) Thanh cánh trên (cả trên cửa mái): 2xL125x125x10

3) Thanh xiên đầu, xiên bụng, đứng dàn: 2xL100x100x10

4) Bề dày của các bản mắt bằng 12mm

Vậy 1 dàn gồm có:

+ Thanh cánh dưới (2x125x125x10): 2x29x19,1 = 1107Kg = 11,07KN

+ Thanh cánh trên (2x125x125x10): 2x2x14,58x19,1 = 1113,91Kg = 11,14KN

+ Thanh xiên bụng đứng:

2 2× × (2, 2 2,77 3,39) (3,54 3,93 4, 28 4,3 4,76) (1,3 5 3,16 2) 15,1 2536+ + + + + + + + × + × × = Kg=25,36KN

+Các bản mắt (trung bình: 0,45x0,65 m2) : 22x(0,4x0,65x0,012)x78,5 = 5,39KN

* Tải trọng bản thân (1 dàn):

II.1.2 Tải trọng tác dụng lên cột:

II.1.2.1 Phản lực của dàn:

II.1.2.2 Áp lực đứng của bánh xe cầu chạy:

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

bằng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của hai cấu trục sát nhau vào vị trí bất

Trang 11

lợi nhất, xác định các tung độ yi của đường ảnh hưởng, từ đó xác định áp lực thẳng đứng max, min của cácbánh xe cầu trục.

max max min min

0,85 1,1 345 1,9 612,89 0,85 1,1 115 1,9 204,3

+ nc : hệ số tổ hợp, lấy bằng 0,85 khi xét tải trọng do 2 cầu trục chế độ làm việc nhẹ hoặc trung bình

+ n : hệ số vượt tải của hoạt tải cần trục : n = 1,1

+ Pmax , Pmin : áp lực lớn nhất (nhỏ nhất) tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục ray, tra catalog cầutrục: Pmax = 345KN ; Pmin = 115KN

0,15 1 0,8 0, 05 1,9

i

∑

(với yi tung độ đường ảnh hưởng)

Hình vẽ: xác định tung độ yi của ảnh hưởng

ms = 0,2 ( hệ số ma sát )

Lực xô ngang:

0 ms 2 46 2 92

T = F × = × = KN

Lực xô ngang tiêu chuẩn lên một bánh xe cầu trục:

0 1

0

92 46 2

T

n

Lực xô ngang tính toán:

Trang 12

1 1

+ n = 1,1: hệ số vượt tải

+ nc = 0,85: hệ số tổ hợp

n i y

+ n = 1,2 : hệ số vượt tải của tải trọng gió

+ W0 = 0,83KN/m2 : áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào phân vùng gối (vùng gió II; địa hình A)+ K : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào dạng địa hình (vùng II-A: với H =14,4m K = 1,23⇒

+ B : bề rộng diện truyền tải gió vào khung ( bước khung ), B = 6m

BẢNG NỘI SUY Ce1 Ce2

Nội suy ta có:

Ce = + 0,8 ; Ce1 = - 0,52 ; Ce2 = - 0,4 ; Ce3 = - 0,5

Ce = - 0,6 ; Ce = - 0,5 ; ( giá trị lấy theo sơ đồ – TCVN 2737 – 1995 )

• Tải trọng gió tác dụng lên cột:

- Phía đón gió:

Trang 13

SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG TỈNH TẢI

SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG NGANG ( LỰC HÃM NGANG CỦA CẦU TRỤC )

SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG GIÓ SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG GIÓI

Tải trọng gió tác dụng lên mái: (Hmái : 14,4m ÷ 19,4m K = 1,26)⇒

- Phía đón gió: ( với h1 = 1,5m; h2 = 0,75m; h3 = 0,55m )

II.2 Tính nợi lực của khung:

II.2.1 Các sơ đờ tính toán của khung:

*Tải trọng đứng đặt trên xà ngang: Tỉnh tải và hoạt tải

Sơ đờ tính tỉnh tải và hoạt tải

Sơ đờ tính khung với tải Dmax, Dmin, Mmax, Mmin

Sơ đờ tính khung với tải lực hãm của cầu trục

• Tải trọng gió:

SVTH: ĐỠ THANH NHÃ ; MSSV: 21110048CT 13

Trang 14

Sơ đồ tính khung với tải trọng gió

Số loại tải trọng: 05 loại

Số trường hợp tải: 08 trường hợp

Lấy nội lực:

Cột trên: mặt cắt 3 – 3; 4 – 4Cột dưới: mặt cắt 1 – 1; 2 - 2II.3 Xác định nội lực:

Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng SAP 2000 Kết quả tínhtoán được thể hiện dưới dạng các biểu đồ và bảng thống kê nội lực Dấu của nội lực lấy theo qui định chungtrong sức bền vật liệu:

II.3.1 Tổ hợp tải trọng:

- Tổ hợp cơ bản 1:

Tĩnh tải + 1 hoạt tải nguy hiểm nhất

a) Tổ hợp cơ bản 2:

Tĩnh tải + Tất cả các hoạt tải nguy hiểm nhất x 0,9

Trang 15

Tổ hợp nội lực:

Dùng chương trình SAP 2000 giải và lấy nội lực Chọn các tổ hợp nội lực sau:

Đối với cột, chọn Mmax - Ntư; Mmin - Ntư; Nmax - Mtư trong tất cả các tổ hợp trên để lấy Mmax, Nmax nhất và Ntư; Mtư trong các mặt cắt đã đánh dấu trên cột trên và cột dưới để chọn nội lực thiết kế cho cột

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC(Đơn vị tính: KN, KN.m)

Cột dưới

NV

Trang 16

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CỘT:

III.1 Thiết kế cột trên:

1 Cấu tạo cột trên: Cột trên chọn tiết diện đặc, chữ I đối xứng, tổ hợp hàn

2 Nội lực tác động:

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

Trang 17

Chọn sơ bộ tiết diện cột:

Chiều dài cột trên: Ht = 3,8m.

Chiều cao tiết diện cột trên đã chọn sơ bộ từ trước: ht = 45cm.

Độ lệch tâm của cột trên do ngoại lực tác dụng:

max 251,35

2,39 239 105,3

Chọn bề dày bản bụng:

Chiều rộng bản cánh: δb = 1, 4 cm

Trang 18

Chọn chiều rộng bản cánh:

Bề dày bản cánh: b b = =c 30 cm

4 Chiều dài tính toán cột trên:

Trong mặt phẳng uốn (theo chiều ngang nhà):

Giả thiết độ cứng cột trên, cột dưới:

1 8

t d

N N

α

β β

Trong đó:

+ Nd = 157,61KN : nội lực cột dưới

+ Nt = 105,3KN : nội lực cột trên

0,828

u u

Ngoài mặt phẳng uống (theo chiều dài nhà):

- Chiều dài tính toán cột trên:

5 Kiểm tra tiết diện cột:

Các đặc trưng hình học tiết diện cột:

- Diện tích tiết diện cột:

Trang 19

2 2

2 41 1,4 2 30 2 177,4 60,43

Thỏa điều kiện

- Momen quán tính tiết diện:

3

40,5 ( ) 30 45 0,5 (30 1, 4) 41

b b x

7,13

177, 4

x x

y y

J

A J

63550, 78

459009,37

45

x x

y y

J

h J

h

- Độ mảnh của cột:

+ Trong mặt phẳng uốn:

2

10, 22 10

53,99 18,93

x x x

l r

+ Ngoài mặt phẳng uốn:

23,12 10

43, 76 7,13

y y y

l r

Với: lx , lY : chiều dài tính toán của cột trong mặt phẳng, ngoài mặt phẳng uốn

- Độ mảnh quy ước:

Và trị số tiết diện:

Trang 20

2 30

1, 05 1

1, 4 41

f w

Thỏa điều kiện bền

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

+ Điều kiện đảm bảo ổn định tổng thể:

x

N

f A

x : hệ số uốn dọc phụ thuộc m1 và x Với m1 = 15,5 ; x = 1,79 

+ Tra bảng D.10 , TCXDVN 338:2005 và nội suy ta được:

ϕ

x = 0,0882Vậy:

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

+ Momen uốn đoạn 13 chiều dài cột:

Trang 21

y : hệ số uốn dọc đối với trục y – y (ngoài mặt phẳng uốn xem như cột chịu nén đúng tâm) Với

y = 43,46, tra bảng D.8 , hệ số uốn dọc phần cấu kiện chịu mái đúng tâm, TCXDVN 338:2005, kết hợp nội



suy ta có:

ϕ

y = 0,878

+ Hệ số ảnh hưởng momen và hình dạng cột:

+ Độ lệch tâm tương đối mx theo momen qui ước M* :

* 171,3 102 177, 4

10, 22 10 105,3 2824, 48

1 10, 22 1

Thỏa điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn

- Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng:

+ Điều kiện đảm bảo ổn định bản bụng:

- Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh:

Điều kiện ổn định cục bộ bản cánh:

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	1,45 MB