THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THI CÔNG 2

Nhiệm vụ thiết kế 2.1 Thuyết minh tính toán  Thành lập sơ đồ kết cấu: Xác định kích thước khung ngang,lập mặt bằng lưới cột, bố trí hệ giằng mái, giằng cột.. Hệ giằng là bộ phận kết cấu

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THI CÔNG 2

I SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1 Số liệu thiết kế

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp có cầu trục Các số liệu thiết kế:

 Nhịp khung L = 33m

 Bước khung B = 6m Toàn bộ nhà dài 20B = 120m

 Sức trục Q = 8T Số cầu trục làm việc trong xưởng là 2 chiếc, chế độ làm việc trung bình

 Cao trình đỉnh ray H1= 9,5m

 Vùng gió: IIIB

 Dạng địa hình xây dựng công trình: B

 Chiều cao dầm cầu trục: hdct= 0,6m; chiều cao ray hr= 0,15m

 Nhịp cửa trời Lct= 4m

 Chiều cao cửa trời hct= 2m

 Mái lợp tôn múi dày 0,51mm

 Vật liệu: thép CCT34; hàn tự động; que hàn N42 (d=3-5mm) hoặc tương đương

 Bê tông móng cấp độ bền B15

 Kết cấu bao che: tường xây gạch cao 1,5m ở phía dưới, thưng tôn ở phía trên

2 Nhiệm vụ thiết kế

2.1 Thuyết minh tính toán

 Thành lập sơ đồ kết cấu: Xác định kích thước khung ngang,lập mặt bằng lưới cột, bố trí hệ giằng mái, giằng cột

 Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang: tải trọng mái, tải trọng cầu trục, tải trọng gió

 Thiết kế xà gồ 2 phương án: tiết diện cán nóng và tiết diện dập nguội

 Tính nội lực khung ngang Vẽ biểu đồ nội lực M, N, V cho từng trường hợp tải trọng Lập bảng thống kê nội lực, bảng tổ hợp nội lực cho các tiết diện đặc

 Thiết kế khung ngang gồm cột và xà Tính các chi tiết: chân cột, vai cột, lien kết xà với cột, mối nối xà

 Thiết kế dầm cầu trục, cột sườn tường

2.2 Bản vẽ thể hiện

01 bản vẽ gồm:

 Sơ đồ khung ngang

 Hệ giằng mái, giằng cột

 Cột khung, các mặt cắt và chi tiết của thân cột

 Xà, các mặt cắt và chi tiết của xà

 Bảng thống kê vật liệu, ghi chú và chỉ dẫn thiết kế

II Tính toán thiết kế

1 Sơ đồ kết cấu khung ngang

Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I Cột có tiết diện không đổi và liên kết ngàm với móng, liên kết cứng với xà Theo yêu cầu kiến trúc và thiết kế, chọn xà ngang có độ dốc với góc dốc   10(tương đương I = 17%) Do tính chất là việc của khung ngang chịu tải trọng bản thân và tải trọng gió là chủ yếu, nên thông thường nội lực trong xà ngang ở vị trí nách khung thường lớn hơn nhiều nội lực tại vị trí giữa nhịp Cấu tạo xà ngang có tiết diện thay đổi, khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột 1 đoạn ( 0,35-4) chiều dài nửa xà Tiết diện còn lại lấy không đổi

Cửa trời chạy dọc chiều dài nhà, có tính chất thông gió, sơ bộ chọn chiều rộng cửa trời là 4m, chiều cao cửa trời là 2m

1.1 Kích thước theo phương đứng

 Chiều cao cột dưới Hd= H1-(hdct+hr)-0,2

Trong đó H1= 9,5m là cao trình đỉnh ray

hdct= 0,6m là chiều cao dầm cầu trục

hr = 0,15m là chiều cao ray

hch = 0,2m là chiều cao đế cột

Hd = 9,5 - (0,6 + 0,15) -0,2 = 8,55(m)

 Chiều cao cột trên: Htr = (hdct+ hr) + K1 +0,5

Trongđó: + K1 = 1,01m là khoảng cách từ đỉnh ray đến điểm cao nhất của xe con.

Giá trị này được tra trong catalogue cầu trục (phụ thuộc vào sức trục Q

= 8T và nhịp cầu trục S= 30m)

+ 0,5m là khoảng cách an toàn từ điểm cao nhất của xe con đến xà ngang

Htr = (0,6 + 0,15) + 1,01 + 0,5 =2,26 (m)

 Chiều cao toàn cột: H = Hd + Htr = 8,55 + 2,26 = 10,81 (m)

1.2 Kích thước theo phương ngang

Nhịp nhà (lấy theo trục định vị tại mép ngoài cột) là L = 33m Lấy gần đúng nhịp cầu trục là S = 30m (theo catalog bảng 4.2 với cầu trục 2 dầm kiểu ZLK tương ứng với sức tải cẩu 8T) khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép cột Zmin= 180mm

a Tiết diện cột

- Chiều cao tiết diện h =

11,51 (0,76 1,151)

 Chọn h = 80cm

- Bề rộng tiết diện cột b = 0,3 0,5 h0,3 0,5 80  24 40 cm

và b =

1151 38,33 57,55

 Chọn b = 40cm

- Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng (1/701/100)h để dảm bảo điều kiện chống gỉ không nên chọn twquá mòng, tw>6mm

w

80 0,8 1,14

 Chọn tw = 1,2cm

- Chiều dày bản cánh tfchọn trong khoảng (1/281/35)b

40 (1,14 1, 43)

f

 Chọn tf = 1,4cm

- Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ ray cầu trục đến mép trong cột.

1

2

Z  L h S

Trong đó: L – là nhịp nhà ;

h – là chiều cao tiết diện;

S- nhịp cầu trục

min

1

(33 2 0.8 30) 1, 4 0,7

2

Z      m Z  m

Thỏa mãn điều kiện an toàn

b Tiết diện xà mái

- chiều cao tiết diện nách khung: 1

33 0,825

40 40

h  L   m

 chọn h1  85cm

Bề rộng tiết diện nét khung:b (01/ 2 1/ 5)  h1và b≥180mm, thường lấy bề rộng cánh dầm bằng bề rộng cột

1

85 17 42.5

Chọn b= 40cm

- Chiều cao tiết diện đoạn dầm không đổi:

2 (1.5 2)

h   b

2 (1.5 2) 40 60 80

h      cm

Chọnh2  60cm

- Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng(1/70÷1/100) h để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw>6mm

w

85 0,85 1, 21

Chọntw=1cm

- Chiều dày bản cánh

30 1

30 30

f

t  b cm

Chọn t f 1, 6cm

- Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn bằng (0.35÷0.4) chiều dài nửa xà

(0.35 0.4) 16,5 (5,775 6,6)

td

Chọn L td  6m

c Tiết diện vai cột

Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục(lực tập trung do

áp lực đứng của cẩu trục và trọng lượng bản thân dầm trục, trọng lượng ray, dầm hãm và hoạt tải trên trục) và nhịp dầm vai ( khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột) sơ bộ chọn tiết diện dầm vai như sau:

Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục:

(L S) / 2 (33 30) / 2 1,5m

+ Chiều dài vai ( từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột ):

0.15 1,5 0,8 0,15 0,85( )

L    h      m

Khoảng cách từ trục ray cầu trục đến cạnh ngoài cùng vai cột lấy bằng 150mm

+ Chọn chiều cao dầm tại điểm đặt Dmax :h 30cm

+ Chiều góc nghiêng bản cánh dưới với phương ngang là 20° thì chiều cao tiết diện dầm vai tại ngàm:

0

dv

Chọn h dv=0,7(m) (≥ Z=0,7m)

+ bề rộng tiết diện vai cột :b f 40cm

+ chiều dày bản bụng vai cột: tw=0,8cm

+ chiều dài bản cánh vai cột:t f=1cm

1.3 Hệ giằng

Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu không gian, có các tác dụng:

- Đảm bảo sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho nhà

- Chịu các tải trọng theo phương dọc nhà vuông góc với mặt phẳng khung như gió thổi lên tường đầu hồi , lực hãm cầu trục, động đất… xuống móng

- Đảm bảo ổn định(hay giảm chiều dài tính toàn ngoài mặt phẳng) cho các cấu kiện chịu nến của kết cấu : thanh dàn, cột,…

- Tạo điều kiện thuận lợi , an toàn cho việc dựng lắp, thi công

- Hệ giẳng bao gồm hai nhóm: hệ giẳng mái và hệ giằng cột

Hệ giằng cột:

Hệ giẳng cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc, chịu tác tải trọng tác dụng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột dọc theo chiều dài nhà, hệ giằng cột bố trí giữa khối nhà và ở 2 đầu hồi nhà để truyền tải trọng gió 1 cách nhanh chóng Hệ giẳng cột được bố trí theo 2 lớp Hệ giẳng cột trên được bố trí từ mặt dầm hãm đến vị trí đỉnh cột,hệ giẳng cột dưới được bố trí

từ mặt nền đến mặt dầm vai theo tiết diện cột , hệ giằng cột được được đặt vào giữa bản bụng cột do sức trục Q<10T chọn tiết diện thanh giằng làm từ thanh thép tròn ∅25 Trên đỉnh cột bố trí thanh chống dọc nhà Chiều vao cột H=11,51m

> 9m, do đó bố trí thêm thanh chống dọc nhà tại vị trí cao độ +4.000m chọn tiết diện thanh chống dọc theo độ mảnh  max  200, chọn 2C20

III TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ, MÁY MÓC THI CÔNG

1 Tính toán trọng lượng cấu kiện

- Trọng lượng cấu kiện:

* Khối lượng cột:

- Tiết diện cột:

+ Phần cánh: S c 2(t f b) 2(0,014 0, 4) 0,0112   m2

+ Phần bụng: S b   tw (h 2 ) 0,012 (0,8 2 0,014) 0,0093t f      m2

2

- Thể tích cột:

3

- Trọng lượng cột:

ô 7,85 côt 7,85 0, 2216 1,74

c t

+ Trọng lượng cột lớn nhất là cột lớn nhất vào khoảng 1740 kg

* Khối lượng kèo:

- Tiết diện kèo:

+ Phần cánh: S c 2(t f b) 2(0,016 0, 4) 0,0128   m2

+ Phần bụng to: S b1  tw (h1  2 ) 0, 01 (0,85 2 0,016) 0,0082t f      m2

+ Phần bụng nhỏ: S b2  tw (h2  2 ) 0,01 (0,6 2 0,016) 0,0057t f      m2

2

1 2

è

0, 0082 0,0057

c c

k o c

S S

- Thể tích kèo:

3

k o k o

- Trọng lượng kèo:

è 7,85 è 7,85 0,3307 2,6

k o k o

+Đối với kèo khung trọng lượng lớn nhất của một bán kèo sau khi khuếch đại là 2600kg

- Cáp nâng:

* Theo tính toán khối lượng cấu kiện ở trên thì khối lượng lớn nhất, theo tính toán là: 6000kg (bao gồm cấu kiện nặng nhất và các dụng cụ neo đỡ, treo buộc)

Dùng cáp sợi mềm: 6 x 37 + 1

Đặc điểm: mỗi sợi có Ø = 0,5 ÷ 1,5mm là loại cáp khá mềm dễ uốn Cáp được tính

toán chọn cho 2 nhiệm vụ khác nhau: chọn cáp mềm cấu trúc 6 x 37 + 1 có các thông số:

+ Đường kính cáp: d = 20 mm

+ Trọng lượng mét dài cáp: q = 1,65

kg/m

+ Lực làm đứt dây cáp: nkđ = 20050 kg

+ Cường độ chịu kéo của sợi thép: r = 140 kg/mm2

2 Chọn cần trục:

Chọn cần trục dựa trên trọng lượng của cấu kiện gồm: trọng lượng kết cấu, trọng lượng dàn nâng, trọng lượng cáp nâng đồng thời tầm với và chiều cao nâng vật được đảm bảo chiều cao nâng vật được tính bao gồm chiều cao đặt cấu kiện, khoảng cách an toàn giữa cấu kiện và điểm đặt, chiều cao dàn nâng, chiều dài cáp nâng và kích thước hình học của vật nâng Tầm với của cần trục được tính đảm bảo khoảng cách an toàn giữa cần trục và vật nâng, giữa cần trục và công trình Đồng thời khi làm việc, cần trục chỉ cần quay cần mà không cần thay đổi tầm với, tại 1 vị trí đứng của cần trục lắp được nhiều cấu kiện nhất

* Tính toán cầu trục cho khi cầu trục lắp dựng kèo:

Tính toán cầu trục với cấu kiện có trọng lượng lớn nhất và có chiều cao đặt cấu kiện cao nhất (mô đun dầm đỡ)

- Theo sức trục ta xác định sức nâng cầu trục theo công thức:

Q = Qck + qGC + qTB

Trong đó: QCK = 5,2 Tấn – là trọng lượng bản thân của cấu kiện;

qGC = 0 là trọng lượng của vật gia cố cấu kiện khi cẩu lắp

(nếu cần phải có);

qTB = 0,2 tấn – là là trọng lượng của thiết bi treo buộc

Q = QCK + qGC + qTB = 5,2 + 0 + 0,2 = 5,4T

- Chiều cao nâng vật:

Chiều cao nâng vật được tính theo công thức:

H = HL + h1 + h2 + h3 trong đó:

HL = 10,81 m - cao trình điểm đặt của kèo;

h1 = 0,5m – chiều cao nâng cấu kiện cao hơn điểm đặt để điều chỉnh trong quá trình lắp;

h2 = 3,376m chiều cao bản thân cấu kiện (theo độ dốc mái);

h3 = 2,0m – chiều cao dụng cụ treo buộc

H = h0 + h1 + h2 + h3 = 10,81 + 0,5 + 3,376 + 2,0 = 16,686 m

- Tầm với của cầu trục:

Tầm với cầu trục tối đa 18,0 m

Chọn cần trục theo các thông số:

- Qyc = 5,4 T;

- Hyc = 16,686 m; - Ryc = 18,0 m

Chọn 02 cần trục tự hành bánh hơi Kato 25T dùng để lắp dựng kèo với thông

số sau:

Qmax = 25 tấn Qmin = 0,4 tấn

H = 10 m H = 31 m

R = 2,5 m R = 29,3

m

3 Biện pháp thi công lắp dựng

3.1 Công tác chuẩn bị

Khi tiếp nhận kết cấu móng và bu lông:

- Tiến hành tiếp nhận mặt bằng móng của đơn vị xây dựng sau khi móng đã được chủđầu tư nghiệm thu và cho chuyển bước

- Tất cả sai lệch về tim và cốt của từng móng, sai lệch về góc nghiêng của bu lông móng được ghi vào bản vẽ mặt bằng móng biên bản bàn giao để kỹ sư giám sát kỹ thuật có biện pháp xử lý kỹ thuật khi lắp cột (nếu vượt quá dung sai cho phép)

- Kiểm tra đường kính bu lông, độ nhô cao của bu lông móng, khoảng cách giữa các

bu lông móng, khoảng cách từ bu lông tới các trục định vị có đúng thiết kế không

- Làm công tác vệ sinh mặt móng, chỗ nào cao phải đục rồi mài nhẵn

Sau khi bàn giao mặt bằng, kiểm tra mặt bằng định vị bu lông móng, tiến hành vận chuyển các cấu kiện đến công trường và triển khai lắp dựng Đểđảm bảo đẩy nhanh tiến độ, phương án lắp dựng là vận chuyển hàng đến đâu lắp dựng đến đó Hàng hoá được vận chuyển và lắp dựng theo kế hoạch định sẵn tại nhà máy nhằm kiểm soát được vị trí, kích thước, chủng loại kết cấu đúng bản vẽ thiết kế, tránh nhầm lẫn, vận chuyển tại công trường, tránh cong vênh, tróc sơn

Toàn bộ các cấu kiện khi cẩu lắp xuống mặt đất phải được kê bằng gỗ và chống văng hai bên cấu kiện đểđảm bảo cấu kiện không bị biến dạng trước khi cẩu lắp

3.2 Triển khai thi công

a Hướng lắp

Thi công lắp đặt cấu kiện theo hướng từ 2 đầu vào giữa nhà

b Lắp ghép gian khóa cứng

b.1 Lắp ghép cột gian khóa cứng hai đầu nhà

Công tác chuẩn bị:

- Kiểm tra kích thước hình học của cột

- Lấy dấu tim theo hai phương và xác định trọng tâm của cột

- Chuẩn bị các thiết bị cần thiết như: dây treo, đòn treo, kẹp ma sát

Cách dựng lắp:

Trước khi lắp cột vào móng ta phải dựng cột từ tư thế nằm ngang sang tư thếđứng thẳng Dùng dây cáp quàng vào vị trí console để nhấc cột lên

Dùng dây gió (lèo) buộc vào đầu cột để chỉnh cột theo phương thẳng đứng Tại đó công nhân lắp ráp chỉnh dẫn hướng cột vào vị trí bulông móng định sẵn, rồi xiết lỏng bu lông (định vị)

Chỉnh cột:

Sau khi dựng lắp xong ta có thể dùng cần trục hoặc kích đểđiều chỉnh Kiểm tra độ thẳng đứng của cột bằng dây dọi hoặc bằng máy kinh vĩ theo các đường tim ghi trên cột và móng cho trùng hợp để bảo đảm cột ở vào đúng vị trí thiết kế của chúng

Ổn định cột (tạm thời):

Xiết chặt các bulông giằng đã chôn sẵn ở móng vào chân cột và dùng cáp d8 để giằng cột theo phương ngoài mặt phẳng

Hình 3.1 : Qui trình thi công lắp dựng cột b.2 Lắp giằng đầu cột và dầm đỡ ray

cầu trục

- Giằng đầu cột là các đoạn 2C150, giằng chéo cột là các thanh thép tròn d18 Giữa các giằng có liên kết với nhau thông qua các tấm nhíp và bu lông định vị Tất cả các loại giằng trên đều có tác dụng giữổn định toàn bộ hệ thống cột theo phương

dọc nhà Vì vậy việc cốđịnh chính xác giằng trùng khít với tâm định vị kết cấu là công việc hết sức quan trọng

- Giằng được cẩu đưa lên vào đúng vị trí giữa các đầu cột, tại đó có 2 công nhân đang chờ sẵn ởđó Dùng cần đuôi chuột tựđộng đểđưa chính xác tim lỗ của dầm vào trùng khít với tim lỗ của mã giằng trên cột Sau khi siết bulông liên kết xong mới được tháo cáp cẩu - Sử dụng cẩu đưa dầm đỡ ray cầu trục lên vị trí vai cột và tiến hành xiết lỏng tại vị trí vai cột bằng bu lông như theo thiết kế Sau khi đã kiểm tra đạt đúng cao trình và vị trí theo thiết kế tiến hành xiết chặt bu lông liên kết

b.2 Lắp kèo thép gian khóa cứng

Công tác chuẩn bị:

- Vạch đường tim ở chỗ tựa của kèo mái với cột

- Khuếch đại bán kèo và kèo dưới đất Trong trường hợp kèo có nhịp nhỏ hơn 36m

và công trình chỉ có 2 hàng cột có thể khuếch đại toàn bộ kèo dưới mặt đất và cẩu lên nhưng đòi hỏi cẩu phải có sức nâng lớn tại độ cao yêu cầu Đối với các công trình có 3 hàng cột hoặc nhịp lớn thì cần sử dụng 2 cẩu làm việc đồng thời

- Chuẩn bị các dụng cụđiều chỉnh (đòn bẩy), các thiết bị cốđịnh tạm…

- Gắn vào đầu dầm mái các: bu lông giằng ởđầu kèo thép, dây thừng đểổn định trong khi lắp ghép, các thiết bị an toàn và thiết bị gia cố, nếu cần

- Trước khi cẩu kèo mái lên phải được vệ sinh sạch sẽ và sơn dặm các vị trí bị sước

- Sử dụng 02 sợi dây lèo buộc tại hai đầu cấu kiện để điều chỉnh khi cẩu đưa kèo vào vị trí và tránh gây va chạm khi quay cẩu

- Lựa chọn trọng tâm để cân bằng cấu kiện khi cẩu, nhấc cấu kiện lên khỏi mặt đất khoảng 50cm, giữ cho cấu kiện cân bằng ổn định trước khi cẩu nâng kèo vào vị trí

- Phải lắp dây cứu sinh dọc kèo ở dưới đất trước khi cẩu nâng kèo và đưa vào vị trí.

- Dùng cáp neo D10, D12 cốđịnh bằng khóa cáp đối xứng vào hai bên mặt trên kèo tại mặt đất (mặt kèo sẽđược lắp đặt xà gồ mái), yêu cầu phải đầy đủđiểm cáp neo giằng tạm, khoảng cách giữa các cáp neo đối với kèo là <=6m Nếu chiều cao tiết diện kèo lớn thì phải bổ sung cáp neo xuống đất ở vị trí cánh dưới của kèo

Cách dựng lắp:

- Kiểm tra cao trình của cột

- Đưa kèo vào vị trí đỉnh của cột, dùng con chuột để dẫn kèo vào đúng vị trí, kèo nằm trong mặt phẳng khung có chứa cột vuông góc với mặt đất

- Lồng các bulông vào các lỗ liên kết kèo với cột

- Dùng đòn bẩy đểđiều chỉnh hai đầu kèo thép theo tim ởđầu cột

- Giữ cẩu, lắp và xiết toàn bộ bu lông liên kết cột với kèo đủ lực Trong thời gian đó căng giằng cáp neo tạm bằng tăng đơ theo hai phương đối xứng nhau Góc nghiêng của cáp neo tạo với mặt phẳng nền từ 30ođến 45o là hợp lý Góc được tạo

ra bởi 2 cáp cẩu khoảng 60o

Cố định tạm:

Khung đầu tiên sau khi được lắp đặt lên cột thì phải tiến hành cốđịnh tạm ngay bằng cách:

- Vặn các bulông liên kết giữa dầm thép và cột, giữa các mô đun dầm thép lại với nhau

- Khi cố định tạm hệ kèo thép ngang vào hai đầu cột và liên kết chúng với nhau xong mới được tháo gỡ dây treo buộc và giải phóng cần trục

Cố định hẳn:

- Cốđịnh hẳn kèo mái vào các đầu cột bằng cách xiết chặt toàn bộ các bulông liên kết giữa dầm thép ngang với cột và các mô đun kèo thép với nhau