ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II KCS VAN LAM

Trường hợp nhà có cầu trục với sức nâng trên 10 tấn, cần bố trí các thanh giằng chéo chữthập dọc theo đầu cột để tăng đọ cứng cho khung ngang theo phương dọc nhà và truyềncacstair trọng

MỤC LỤC THUYẾT MINH

B (m)

Số bướccột,n

Sức nângcầu trụcQ(T)

Cao trìnhrayH1 (m)

Độ dốcmáii%

Địa điểm

Địahình

Bản bụng của hai xà gồ cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập Cácthanh giằng chéo này có thể là thép tròn hay cáp thép mạ kẽm đường kính không nhỏ hơn 12

mm (khi sức trục từ 5 tấn trỏ xuống), thép góc (khi sức trục lớn) Ngoài ra Cần bố trí thanhchống dọc bằng thép hình (thường là thép góc) Độ mảnh của thanh chống không được vượtquá 200

Hình 2.1: hệ giằng mái

Trường hợp nhà có cầu trục với sức nâng trên 10 tấn, cần bố trí các thanh giằng chéo chữthập dọc theo đầu cột để tăng đọ cứng cho khung ngang theo phương dọc nhà và truyềncacstair trọng ngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận Nếu sức trụcdưới 10 tấn thì không cần.

Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch phía trên(khi chịu tải trọng bình thường,cánh trên của xà là cánh nén): khi chịu tải trọng gió, cánh dưới của xà chịu nén nên phải giacường bằng các thanh chống xiên (liên kết với xà gồ) Tiết diện thanh chống khong nhỏ hơnL50x5, điểm liên kết với xà cách xà khoảng từ 600 800 mm

680~800

Hình 2.2 : Chi tiết thành giằng chống xiên liên kết giữa xà ngang với xà gồ

2.2. Hệ giằng cột

Hệ giằng cột có tác dụng đảm bảo độ cứng dọc nhà và giữ ổn định cho cột, tiếp nhận vàtruyền xuống móng các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà như tải trọng gió lên tườngđầu hồi, lực hãm dọc nhà của cầu trục

Hình 2.3 : Chi tiết thành giằng cột xiên liên kết giữa xà ngang với xà gồ

Hệ giằng cột thường bố trí hai lớp:

- Hệ giằng cột trên (từ mặt dầm hãm đến cầu cột)

- Hệ giằng cột dưới (từ mặt nền đến mặt dầm vai)

Hệ giằng cột gồm các thanh giằng chéo được bố trí trong gian có hệ giằng mái Trườnghợp nhà không có cầu trục hoặc có cầu trục với sức trục dưới 15 tấn có thể dùng thanh giằngchéo chữ thập bằng thép tròn đường kính không nhỏ hơn 20 mm.Nếu sức trục trên 15 tấn cầndùng thép hình, thường là thép góc Độ mảnh của thanh giằng không được vượt quá 200

3. THIẾT KẾ XÀ GỒ

3.1. Xà gồ cán nóng

1.1.1. Tải trọng tác dụng

Độ dốc mái: i = 11% =>

Khoảng cách bố trí giữa hai xà gồ: axg = 1.2 m.

Mái lợp tôn múi tráng kẽm dày 0.7 mm có trọng lượng: KN/m2

Chọn sơ bộ tiết diện xà gồ dạng chữ [ có số hiệu [10 với các thông số của tiết diện

như sau:

x q

a Theo phương y b Theo phương x

Hình 3.2: Sơ đồ tính và biểu đồ mô men của xà gồ

1.1.3. Kiểm tra cường độ

Mômen uốn theo phương x và y trong xà gồ:

Kiểm tra bền cho tiết diện:

1.1.4. Kiểm tra biến dạng

Do có hệ giằng xà gồ theo phương x nên ta chỉ xét độ võng của xà gồ theo phương y.

Độ võng của xà gồ được xác định như sau:

Kiểm tra độ võng:

Vậy tiết diện xà gồ đã chọn thỏa mãn điều kiện về biến dạng

Vậy tiết diện xà gồ đã chọn thõa mãn điều kiện về cường độ

3.2. Xà gồ dập nguội

Với nhịp 6.1 m; giá trị tải trọng (có chiều hướng vào mái) kN/m và

kN/m và theo sơ đồ có một hệ giằng ở giữa , tra bảng III.2 phụ lục III chộn số hiệu thépZ15015

4.1. Theo phương đứng

Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang

m

Với – tra bảng số liệu cẩu trục chế độ làm việc trung bình

bk = 0.3 – khe hở an toàn giữa cẩu trục và xa ngang

 Chọn H2=1.2mChiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:

H= H1 +H2 +H3= 9.2+1.2+0= 10.4m

Trong đó: H1- cao trình đỉnh ray H1=9.2m

H3- phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cột ±0.000 Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cẩu trục đén đáy xà ngang

 Thỏa

4.2. Theo phương ngang

Chiều cao tiết diện chọn theo yêu cầu độ cứng

m > m

4.3. Sơ đồ tính khung ngang

Do sức nâng của cầu trục không lớn nên chọn phương án tiết diện cột không đổi, với độ cứng

là I1 Vì nhịp của khung L = 24 m, nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình

nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4.5m Với đoạn xà 4.5 m (tiết diện thay đổi),

độ cứng ở đầu xà và cuối xà là I1 và I2 Với đoạn xà 7.5 m (tiết diện không đổi), độ cứng là I2.

Giả thiết sơ bộ tỷ số I1/I2 = 2.8 Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột và

Hình 4.1: Sơ đồ tính khung ngang

5.1. Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải )

-Độ dóc mái là i=11% => (=0.994 ,0.109)

-Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng của cácmái,trọng lượng bản thân xà gồ ,trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục.-Trọng lượng bản thân các tấm lợp,lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy 0.15kN/m2

(kN/m)-Trọng lượng.của tôn tường và xà gồ tường lấy 0.15kN/m2 Quy thành tải tập trung đặttại đỉnh cột.

Hình 5.1: Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung ngang

5.2. Hoạt tải mái

Theo TCVN 2737-1995, hoạt tải sửa chữa mái tiểu chuẩn là 0.3 kN/m2,hệ số độ

tin cậy tương ứng 1.3

Ta quy vể tải trọng phân bố đều trên xà ngang

kN/m

2.379 kN/m

Hình 5.4: Hoạt tải cả mái tác dụng vào khung

5.3. Tải trọng gió.

Công trình được giả định ở vùng gió II-A Áp lực gió tiêu chuẩn kN/m2.Hệ số vượt

tải Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và độ dốc mái,ta nội suy bảng 6 chỉ dẫn xácđịnh hệ số khí động c (theo TCVN 2737:1995) ta được các hệ số khí động

- Chiều cao đỉnh mái được xác định như sau:

chọn

5.3.1 Gió theo phương ngang nhà

Với các kích thước của nhà , tra bảng hệ số khi động ta được các hệ số khí động nhưsau :

- Hệ số khí động trên mặt tường đón gió : ce=0.8

- Hệ số khí động trên mặt mái đón gió : ce1= 0.453 (gió hút ra)

- Hệ số khí động trên mặt mái khuất gió : ce2= (gió hút ra)

- Hệ số khí động trên mặt tường khuất gió : ce1= (gió hút ra)

Tải trọng gió phân bố trên khung được xác định như sau :

- Trên cột đón gió : Z=10.40 m =>

2.104 kN/m

1.677 kN/m

3.366 kN/m 1.899 kN/m

1.683 kN/m

2.935 kN/m

1.683 kN/m 2.935 kN/m

Hình 5.6 :Gió phải tác dụng vào khung

5.3.2 Gió theo phương dọc nhà

Hệ số khí động trong trường hợp này như sau :

- Hệ số khí trên mặt tường dọc nhà : ce4=-0.4 (gió hút ra)

- Hệ số khí trên mặt mái : ce5=-0.7 (gió hút ra)

Tải trọng gió phân bố trên khung được xác định như sau :

- Trên cột : Z=10.4 m => k=0.666

kN/m-Trên xà mái : Z=11.8 m => k=0.69

0.475 0.893

0.369

CT-1 CT-2

P

Hình 5.7 : Gió theo phương dọc nhà

5.4. Hoạt tải cẩu trục

Theo bảng phụ lục II-3,các thông số cầu trục sức nâng 8 tấn như sau :

Nhịp

Lk (m)

Chiềucaogabarit

Hk

(mm)

Khoảngcách

Zmin

(mm)

Bềrộnggabarit

Bk

(mm)

Bềrộngđáy

Kk

(mm)

TrọnglượngcầutrụcG(T)

Trọnglượng

Hình 5.8 : Sơ đồ xác định đường ảnh hưởng

2.737= 160 kN2.737= 47.60 kNTrong đó 1+0.475+0.893+0.369=2.737

47.60 kN

160 kN

a: D max lên cột trái

160 kN47.60 kN

b: D max lên cột phải Hình 5.9: Áp lực thẳng đứng do cầu trục tác dụng

1.1.6. Lực hãm ngang của cầu trục.

kNLực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm ( giả thiết cách vaicột 0,7m)

6. XÁC ĐỊNH VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC

6.1. Chọn sơ bộ tiết diện cột và xà ngang

1.1.7. Tiết diện cột và tiết diện xà thay đổi tiết diện

Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ cứng

=>chọn h = 50 cmTheo các điều kiện cấu tạo và ổn định cục bộ chọn các kích thước tiết diện cột:

=> chọn => chọn

=> chọn

y

xx

y

Hình 6.1 : Tiết diện cột

1.1.8. Tiết diện cuối xà thay đổi tiết diện và tiết diện xà không thay đổi tiết diện

Mômen quán tính đối với trục x của tiết diện đầu xà

y

xx

y

Hình 6.2: Tiết diện đầu xà thay đổi tiết diện

Theo giả thuyết ban đầu

Chọn phương án thay đỗi tiết diện dầm là giảm chiều cao, nên tiết diện tại vị trí thay

đỗi, các kích thước ( ) chọn giống như tiết diện cột

Mômen quá tính theo trục x của tiết diện tại vị trí thay đỗi tiết diện

Giải phương trình trên ta thu được nghiệm: => chọn

xx

y

Hình 6.3: Tiết diện cuối xà thay đổi tiết diện và đầu xà không thay đổi ti

1.1.9. Tiết dầm vai

Chiều rộng bản cánh dầm vai :

Chiều dày bản cánh dầm vai:

Chiều dày bản bụng dầm vai được xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ do phản lực đầu dầm cầu trục truyền vào, theo công thức:

=> chọn

Với: b dct chon sơ bộ khoảng 20 cm

Chiều cao của bản bụng dầm vai có thể được chọn từ điều kiên chịu lực của hai đường hàn liên kết bản bụng dầm vai với bản cánh cột:

Để tiết kiệm vật liệu (phù hợp với biểu đồ mômen), chiều cao dầm vai tại vị trí trọng

tâm dầm cầu trục lấy nhỏ hơn ở đầu côngxôn, chọn góc nghiêng

Chiều cao của bản bụng dầm vai tai vi trí này được tính như sau:

x x

y

y

x x

y

a: Tiết diện đầu dầm vai b: Tiết diện tại vị trí trọng tâm dầm cầu trục

Hình 6.4: Tiết diện dầm vai

6.2. Xác định nội lực

Nội lực khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần mềm SAP2000 Trọng lượng bản thân kết cấu khung ngang được khai báo trông SAP Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng biểu đồ và bảng thống kê nội lực Dấu của nội lực lấy theo quy định chung của sức bền vật liệu

- Với cột khung: cần xác định nội lực tại các tiết diện đỉnh cột, chân cột và vai cột(trường hợp không có dầm vai cột đỡ cầu trục thì xác định tại tiết diện giữa cột)

- Với xà ngang: trường hợp xà có tiết diện không đổi thì cần xác định nội lực ở các tiết diện hai đầu và giữa nhịp Nếu xà có tiết diện thay đổi tì cần xác định nội lực ở cả tiết diện hai đầu và chổ thay đổi tiết diện

CÁC SƠ ĐỒ TRONG SAP2000 V14

Hình 6.5: Sơ đồ phần tử trong SAP200

Hình 6.6: Sơ đồ têm tiết diện khung trong SAP200

Hình 6.7: Sơ đồ tiết diện khung trong SAP200

Hình 6.8: Tĩnh tải tác dựng vào khung

Hình 6.9: Hoạt tải mái trái tác dụng vào khung

Hình 6.10: Hoạt tải mái phải tác dụng vào khung

Hình 6.11: Hoạt tải cả mái tác dụng vào khung

Hình 6.12: Gió thổi theo phương ngang (X) từ trái sang phải lên khung

Hình 6.13: Gió thổi theo phương ngang (X) từ phải sang trái lên khung

6.3. Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh cột

Hình 6.19 : Kết quả chuyển vị đỉnh cột trái do TT gây ra

Hình 6.20 : Kết quả chuyển vị đỉnh cột trái do GXT gây ra

Ghi chú : Trans 1 là chuyển vị ngang theo phương X

Chuyển vị ngang ở đỉnh cột khung nhà công nghiệp 1 tầng gây ra bởi tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió tiêu chuẩn :

<

6.4. Tổ hợp nội lực

Sau khi tính khung với từng loại tải trọng cần tổ hợp nội lực để tìm nội lực nguy hiểmnhất tại các tiết diện đặc trưng Khi tiến hành tổ hợp nội lực cần tuân thủ theo một sốnguyên tắc cơ bản sau :

- Nội lực do tĩnh tải cần kể đến trong mọi trường hợp

- Không kể đến đồng thời nội lực do Dmax và Dmin ở cùng một phía cột

- Nếu kể đên nội lực hãm ngang T thì phải kể đến nội lực do áp lực đứng Dmax vàDmin.Ngược lại, có thể kể nội lực do áp lực đứng Dmax và Dmin mà không cần cần kểnội lực do lực hãm ngang T

- Nội lực do áp lực đứng Dmax xét ở phía cột nào thì nội lực hãm ngang T phải kể đếnphía cột đó

- Cần xét hai tổ hợp cơ bản :+ Tổ hợp cơ bản : gồm nội lực tĩnh tãi và một loại hoạt tải gây ra(hệ số tổ hợp

tổ hợp nội lực )

+ Tổ hợp cơ bản 2 : gồm nội lực do tĩnh tải và các loại hoạt tải bất lợi (trị số của

nôi lực do các hoạt tải gây ra cân nhân với hệ số tổ hợp )

- Tại một tiết diện đặc trưng cần tìm 3 cặp nội sau :

BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC

(đơnvị : kN,kNm)

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC

Đơn vị: kN,kN.m