Huong dan do an thep II

Xác định tải trọng tác dụng vào khung ngang - ng là hệ số độ tin cậy của tĩnh tải hệ số vượt tải: + ng = 1,1 khi trong tổ hợp nội lực nội lực do tĩnh tải cùng dấu với nội lực do hoạt tải

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

Dg Dct

Dct Dg

C1

MặT BằNG KếT CấU NHà Xưởng

* Với Q ta xác định được các số liệu sau:

- Khoảng cách từ đỉnh ray đến đỉnh xe con của cầu trục là

(Lưu ý: Hd , Htr nên chọn chẵn và phù hợp với kích thước tấm tường)

b Tiết diện cột (Lưu ý: vẽ tiết diện, ghi đầy đủ kích thước)

- Bề cao tiết diện cột:

c Tiết diên vai cột

Vai cột là một công xôn ngắn, tiết diện dạng chữ I

3 Kích thước chính của xà mái và kết cấu cửa mái

Xà mái tiết diện đặc dạng chữ I Xà được chia thành 4 đoạn lắp ghép, 2 đoạn ở

2 đầu (liên kết với cột) có tiết diện thay đổi, 2 đoạn giữa có tiết diện không thay

đổi

a Chiều dài nhịp đoạn tiết diện thay đổi

Ld1  (0,35  0,4)L/2 , chọn Ld1 = …

b Tiết diện xà mái (Lưu ý: vẽ các tiết diện, ghi đầy đủ kích thước)

- Bề cao tiết diện tại nách khung: hd1 ≥ L/40, chọn hd1 = …

- Bề cao tiết diện đoạn giữa: hd2 ≥ 0,6hd1 , chọn hd2 = …

- Bề rộng bản cánh: bd = (0,2  0,5)hd1 , bd ≥ 180 , chọn bd = …

- Bề dày bản cánh và bản bụng :

tw = (1/70  1/100)hd , tw ≥ 8 mm, chọn tw = …

tf ≥ bd /30, tf ≥ tw , tf ≤ 60 mm, chọn tf = … (Lưu ý: tf và tw phải chọn phù hợp với kích thước bề dày thực tế của thép bản

Đoạn đầu tw lấy theo hd1, đoạn giữa có thể lấy theo đoạn đầu hoặc tính theo

hd2)

c Kết cấu cửa mái

- Chiều cao kết cấu cửa mái : HCM = (1000  1500) mm = … mm

- Nhịp kết cấu cửa mái : LCM = (1/5  1/3)L = … mm

- Độ vươn công xôn của dầm cửa mái: La ≥ 500 mm = …

- Tiết diện của kết cấu cửa mái (cột và dầm): Dùng thép hình chữ I số hiệu …

d Độ dốc thoát nước mái, chiều cao mái

- Độ dốc thoát nước mái: Mái lợp tôn, độ dốc thoát nước thường chọn i ≥ 0,12 Chọn i = tg = … , có góc nghiêng của mái là  = …

4

- Chiều cao mái: Chiều cao từ điểm giao cánh trên xà mái với cánh ngoài cùng của cột đến đỉnh trên cùng của xà mái là

Hm = L.tg/2 = … Chiều cao mái ứng với đoạn xà mái đầu tiên (thay đổi TD)

Hm1 = Ld1.tg = … Chiều cao mái ứng với đoạn xà mái giáp đỉnh mái (TD không đổi)

Hm2 = Hm – Hm1 = …

Vẽ các hình vẽ có ghi đầy đủ các kích thước cho các hệ giằng của nhà xưởng (các hệ giằng này cũng được thể hiện trên bản vẽ A1 ), gồm:

1 Sơ đồ kết cấu hệ giằng mái ( lệch phía trên)

B B

B

ĐỉNH RAY

3 Chi tiết thanh giằng chống xiên

Thanh chống xiên bằng thép góc (không nhỏ hơn L50x5) liên kết cánh dưới của xà mái vào xà gồ, để giữ ổn định cho xà mái và cánh dưới của nó khi khung chịu tải trọng gió bốc

III Xác định tải trọng tác dụng vào khung ngang

- ng là hệ số độ tin cậy của tĩnh tải (hệ số vượt tải):

+ ng = 1,1 khi trong tổ hợp nội lực nội lực do tĩnh tải cùng dấu với nội lực

do hoạt tải hoặc trị số tuyệt đối của nội lực do tĩnh tải lớn trị số tuyệt

đối của nội lực do hoạt tải

+ ng = 0,9 khi trong tổ hợp nội lực trị số tuyệt đối của nội lực do tĩnh tải nhỏ trị số tuyệt đối của nội lực do hoạt tải

- Lưu ý: Trọng lượng của xà mái và kết cấu cửa mái được phần mềm tính nội lực tự xác định

6

2 Hoạt tải sửa chữa mái:

Hoạt tải sửa chữa mái từ các xà gồ truyền xuống dầm khung (xà mái) gần

đúng xem là tải phân bố đều trên xà mái (p) Hoạt tải này được xét với các trường hợp tác dụng trên khung là: chất ở nửa nhịp trái, ở nửa nhịp phải và trên nhịp khung ngang Giá trị của p được xác định như sau:

p = np.pc.B.cos = 1,3.30.B.cos = … (daN/m)

Sơ đồ hoạt tảI sửa chữa máI ở nửa trái khung

Sơ đồ hoạt tảI sửa chữa máI ở nửa phải khung

3 Hoạt tải cầu trục:

Từ sức trục Q = …, nhịp cầu trục Lcc= … tra bảng số liệu về cầu trục (bảng 4.2 phụ lục 4 sách ‘Thiết kế khung thép nhà công nghiệp’) có :

- áp lực bánh xe lên ray Pmax= Rmax = …

Pmin = Rmin = …

- Bề rộng cầu trục Bct = 2LK = …

- Số lượng bánh xe một bên cầu trục n0 = 2

- Khoảng cách hai bánh xe cầu trục R = …

- Trọng lượng xe con của cầu trục Gxecon = …

Lấy gần đúng trọng lượng xe con theo các số liệu sau :

a/ Xác định áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột (D max , D min ):

(Xem sách ‘Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp’ trang 15, 16)

∑yi = …

Dmax = n.nc.Pmax.∑yi = 1,1.0,85.Pmax ∑yi = …

Dmin = n.nc.Pmin ∑yi = 1,1.0,85.Pmin ∑yi = …

Sơ đồ tảI dmax , dmin trên khung

b/ Xác định lực xô ngang T vào cột do lực hãm của xe con:

(Xem sách ‘Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp’ trang 16, 17)

8

4 Tải trọng gió:

a) Gió ngang nhà b) gió dọc nhà

a/ Tải trọng gió ngang nhà:

Tải trọng gió tác dụng trên khung xác định theo TCVN 2737-1995

q y

M x

B

q y B28

q5B

- Độ võng tại giữa nhịp:

c 3 y x

Mômen lớn nhất theo hai phương:

2 y x

Từ giá trị tải trọng gió (có chiều hướng ra khỏi mái) qgió = … kN/m, nhịp B =

… mm và theo sơ đồ có một thanh căng ở giữa, tra bảng S200 chọn được xà gồ là thép

Z số hiệu là Z… (xem phụ lục 3- sách “Thiết kế khung thép nhà công nghiệp”)

Các đặc trưng hình học tiết diện xà gồ:

'

x

I = … cm4 ; rx’ =

' x

I

A = cm

14

*) Kiểm tra khả năng tham gia làm việc cùng

hệ giằng mái của xà gồ :

h d1 2

h d1 2

Vì α1 và α chênh nhau nhỏ, gần đúng xem tiết diện của dầm 2 tại chỗ nối với dầm 1 vuông góc với trục của dầm 1:

Hx = H0 + Hm1 – hd2/(2cosα); Hx1 = Hm1 – hd2/(2cosα); Hx2 = hd2/(2cosα);

Hd1 = (h/2+L1)tgα1

HC0 = Hx – Hd1

2 d1

0 1

x

hartg

Lcm La

Hcm Hd3

Hd1 Hd2 Hcm Hd3

2 Xác định nội lực khung với các trường hợp tải trọng:

Nội lực khung sử dụng phần mềm SAP2000 để tính toán Nội lực xác định riêng rẽ cho từng trường hợp tải trọng, gồm các trường hợp:

a) Tĩnh tải:

b) Hoạt tải sửa chữa mái ở nửa trái xà mái: (sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp hoạt tải sửa chữa mái ở nửa phải xà mái bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)

c) Tải DMAX ở cột trái DMIN ở cột phải: (sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp DMIN ở cột trái DMAX ở cột phải bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)

d) Tải T ở cột trái: (Nội lực mang dấu ±, sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp T ở cột phải bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)

e) Gió ngang nhà từ trái qua phải: (sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp gió ngược lại bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)

18

VÞ trÝ c¸c tiÕt diÖn cÇn tæ hîp néi lùc

19

B¶ng thèng kª néi lùc

Loại tải trọng Tải trọng thường

xuyên Hoạt tải mái trái Hoạt tải mái phải Dmax ở cột trái D m ax ở cột phải T ma x ở cột trái T max ở cột phải Gió ngang trái Gió ngang phải Gió dọc Cấu

kiện

Tiết

diện

Nội lực

n g =1,1 n g =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9 n c =1,0 n c =0,9

M

N Cột A

max

Nt­ Vt­

M max

(-)-Ntu Vtu

N (+) max

Mt­ Vtu

N (-) max

M t­ Vtu Vmax M

(+) max

Ntu Vtu

M (-) max

Nt­ Vtu

N (+) max

Mt­ Vtu

N (-) max

M t­ Vtu Vmax

TH t¶i träng

M

N Cét A

V

20

VI tính toán kiểm tra cột và xà mái

Chiều dài tính toán của cột và xà mái xác định theo sách ‘Thiết kế khung thép nhà công nghiệp’ như sau:

a Chiều dài tính toán của cột :

- Trong mặt phẳng khung: l x =.H

 tra bảng theo tham số GT = Lxà.Ic/(H.Ixà) = …

(trong đó: H – chiều cao cột, Lxà = Ltt/2, Ltt - nhịp tính toán của khung, Ic – mômen quán tính của tiết diện cột, Ixà - mômen quán tính của tiết diện xà mái tại vị trí cách nút khung 0,4lxà)

Bảng tra hệ số  theo tham số GT

(a – khoảng cách hai điểm giằng cột)

b Chiều dài tính toán của xà mái :

- Trong mặt phẳng khung: l x = L tt

- Ngoài mặt phẳng khung: l y = a

(a – khoảng cách hai điểm giằng mái)

a Nội lực tính toán cột:

Các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm để tính toán cột :

Từ bảng tổ hợp nội lực, qua các tiết diện B, Ct , Cd và A chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm

M(+) max , Ntư , Vtư (1)

M(-) max , Ntư , Vtư (2)

Lưu ý: Trong tính toán cụ thể, rất có thể không có đầy đủ 5 tổ hợp nội lực phân biệt như trên, ngoài tổ hợp Vmax còn 4 trường hợp trên có khi chỉ có một

cặp, có khi có hai cặp (1) và (2) còn cặp (3) trùng vào một trong hai cặp trên,

…

b Kiểm tra tiết diện cột

*) Các đặc trưng hình học của tiết diện

+ Giá trị mômen tính toán M x

Gọi mômen có trị số lớn nhất đã chọn để tính toán cột là M ”max” và mômen có

giá trị lớn nhất trong đoạn 1/3 giữa cột trên là M l/3 có:

22

*) Kiểm tra cột theo điều kiện ổn định tổng thể

- Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn

Từ x = … và m 1 = … tra bảng II.2 phụ lục II sách ‘Kết cấu thép, cấu kiện

cơ bản’ xuất bản năm 2006 được e = …

N/(e A) = … < fγ c hoặc = fγ c , nếu > fγc thì phải chọn lại tiết diện cột

- Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn

Trong đó: x y

2 f

4(I I )δ

Kết quả kiểm tra ổn định tổng thể của cột ngoài mặt phẳng uốn:

N/(cy A ng ) = … < fγ c hoặc = fγ c , nếu > fγ c thì phải chọn lại tiết diện cột

*) Kiểm tra cột theo điều kiện ổn định cục bộ

(xem tài liệu, trang 222  225 sách ‘Kết cấu thép cấu kiện cơ bản’ xuất bản năm 2006 do PGs Phạm Văn Hội chủ biên hoặc trang 37, 38,41 sách

‘Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp’ do Gs Đoàn Định Kiến chủ biên)

- Đối với bản bụng: w 0

a Kiểm tra tiết diện (I-I) tại nách khung:

*) Nội lực tính toán:

Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm để tính toán sau

M(+) max , Ntư , Vtư (1)

x y

- Trường hợp cánh nén do chịu M và Nkéo (lực kéo nhỏ) hoặc khi m x =MA/(WN nén )

> 20 bỏ qua lực dọc và kiểm tra ổn định tổng thể của xà như sau:

l 0 là chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng uốn của dầm, là khoảng cách các điểm

liên kết dầm với hệ giằng mái

- Trường hợp nén uốn có m x ≤ 20 tiến hành kiểm tra như đã nêu ở phần cột

*) Kiểm tra ổn định cục bộ :

- Đối với bản cánh: 

f t

b0

0,5f

- Đối với bản bụng: 

w

w t

h

3, 2f

b Kiểm tra tiết diện nhỏ (II-II, III-III):

x y

- Trường hợp bản cánh có ứng suất pháp nén khi chịu M và Nkéo (lực kéo nhỏ)

hoặc khi chịu nén uốn có m x =MA/(WN nén ) > 20, bỏ qua lực dọc và kiểm tra ổn

l 0 là chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng uốn của dầm, là khoảng cách các điểm

liên kết dầm với hệ giằng mái

- Trường hợp nén uốn có m x ≤ 20 tiến hành kiểm tra như đã nêu ở phần cột

*) Kiểm tra ổn định cục bộ :

- Đối với bản bụng: w

H 300

△ là chuyển vị ngang đỉnh cột do tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn bất lợi nhất gây

ra

Lb

n m v

n m v

được tính toán theo một trong các trường hợp sau:

* Trường hợp chịu cặp N (+) max , M tư và có e ≤ L/6 : e = M/N

Khi bố trí bu lông neo tựa trên các sườn đỡ như hình vẽ trên, lực kéo trong các

bu lông neo ở một bên là

bl b

* Trường hợp chịu cặp N (+) max , M tư và có e > L/6

Khi bố trí bu lông neo tựa trên các sườn đỡ như hình vẽ trên, lực kéo trong các

28

* Trường hợp chịu cặp N tư , M max và có e > L/6

Khi bố trí bu lông neo tựa trên các sườn đỡ như hình vẽ trên, lực kéo trong các

* Trường hợp chịu cặp N (-) tư , M max và có e ≤ L/6

Bu lông neo được đặt theo cấu tạo, không có lực gây nhổ

Từ lực ΣN bj xác định được ΣA bl và chọn ra được bu lông neo, sau đó kiểm tra lại với các cặp tổ hợp nguy hiểm khác nếu có

bl ba

NA

f

 



d) Tính toán các chi tiết đỡ bu lông neo

* Bản thép (hoặc thép hình khi lực kéo trong bu lông neo lớn) trực tiếp đỡ bu

lông neo (gọi là bản đỡ) được tính toán chịu uốn bởi Nbl , có sơ đồ tính là một dầm đơn giản nhịp là khoảng cách 2 sườn đỡ (hoặc 2 dầm đế) khi có 1 bu lông neo ở một bên, còn khi có 2 bu lông neo một bên thì sơ đồ là dầm liên tục 2 nhịp

* Sườn đỡ: (hình b ở trên) Tính toán là một công xôn chịu uốn bởi phản lực gối

tựa khi tính bản đỡ Đường hàn liên kết sườn đỡ vào cột được tính với mô men

và lực cắt của công xôn

* Dầm đế: (hình a ở trên) Khi các dầm đế tham gia đỡ các bản thép đỡ bu lông

neo, các dầm đế này ngoài việc phải tính toán chịu uốn do phản lực từ đế cột truyền lên còn được tính toán kiểm tra với lực từ bu lông neo truyền vào nó với sơ đồ tính là một dầm đơn giản có mút thừa Đường hàn liên kết dầm đế vào cánh cột cũng được kiểm tra với phản lực gối tựa khi tính dầm đế chịu lực từ các

(e là khoảng cách từ tim ray đến mặt trong của cột, e =  - h =…)

b Kiểm tra khả năng chịu lực của vai cột

Tiết diên vai cột đã sơ bộ chọn ở mục I Thường cấu tạo vai cột với dạng công xôn vát Tiết diện đã chọn là tiết diện lớn giáp với cột, tiết diện ở đầu công xôn nhỏ hơn ứng với góc vát khoảng  = 20o  35o , vậy có chiều cao tiết diện vai

cột tại vị trí đỡ dầm cầu trục (trùng với trục thẳng đứng của bản bụng dầm cầu trục) là

30

c Tính toán liên kết vai cột với cột

Gần đúng và an toàn xem đường hàn liên kết bản cánh vai cột vào cột chịu lực H

= M dv /h V , còn đường hàn liên kết bản bụng vai cột vào cột chịu V dv và M bdv =

- Liên kết được tính với cặp nội lực gây kéo lớn nhất có thể là cặp tổ hợp nội lực

N(+)max , Mtư hoặc cặp M(-)max , Ntư hay M(+)max , Ntư Ngoài ra các bu lông còn phải kiểm tra với nội lực cắt nguy hiểm nhất tại tiết diện nối là tổ hợp Vmax

- Trường hợp liên kết chịu M , N : Gần đúng và an toàn bỏ qua lực dọc nén xem như chỉ có mô men làm cho liên kết xoay quanh tâm quay, xem tâm quay là hàng bu lông trong cùng hoặc ngoài cùng về phía gây nén của mô men, không xét (bỏ qua) các bu lông nằm trong vùng nén của mô men Lực kéo lớn nhất trong bu lông xa nhất là

i

MhN



 ,

trong đó: m – số dãy bu lông, ví dụ trên hình vẽ m = 2

h 1 – khoảng cách từ tâm quay đến bu lông xa nhất

h i – khoảng cách từ tâm quay đến hàng bu lông thứ i

- Trường hợp liên kết chịu N(+), M : Gần đúng và an toàn xem tâm quay là hàng

bu lông trong cùng hoặc ngoài cùng về phía gây nén của mô men, có lực kéo lớn nhất trong bu lông xa nhất là

i

(M N.y )hN





 , trong đó: m – số dãy bu lông, ví dụ trên hình vẽ m = 2

y b – khoảng cách từ tâm tiết diện cột (trục cột) đến tâm quay

h 1 – khoảng cách từ tâm quay đến bu lông xa nhất

trong đó : n – số bu lông trong liên kết, [N]bmin = min([N]vb , [N]cb)

- Kiểm tra đường hàn góc liên kết bản bích vào cột :

Đường hàn liên kết bản bích vào cột được kiểm tra với cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm M, N, V tại tiết diện tính toán (B-B)

W w , A w xem ví dụ minh họa sau để xác định

( Ví dụ xác định W w , A w của đường hàn liên kết bản bích vào cột hoặc xà