Đồ án kết cấu công trình thép (nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp)

Tiết diện các cấu kiện của cửa trời Như đã đề cập, cửa trời có tác dụng thông gió cho nhà xưởng.. Cột và dầm mái cửa trờitiết diện chữ I với các thông số như sau :  Chiều cao cột và dầm

Trang 1

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP

PHẦN 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA KHUNG NGANG:

Với sức trục Q=6.3T và nhịp nhà L= 33 m ta tra bảng cầu, được những số liệu sau:

 Chiều dài gabarit của cầu trục Hk = 920 mm

 Bề rộng của cầu trục Bk = 5930 mm

 Nhịp cầu trục Lk = 31 m

 Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe K= 5100 mm

 Kích thước B1 = 5300 mm

I.1 Xác định kích thước theo phương đứng:

I.1.1 Chiều cao cột dưới:

Gọi H1 là khoảng cách đỉnh ray đến đáy dàn mái ở biên

H1 > Hk + f + 100 = 920 + 400 + 100 = 1420 mm

Trong đó: f là độ võng, lấy bằng (200 ÷ 400)

Hd= H - Hdct - hr - H1

Trong đó: Hr : cao trình đỉnh ray = 7m

hr : chiều cao ray và đệm giả định lấy bằng 200 mm

Hdct: chiều cao dầm cầ`u chạy, lấy bằng (1/8 ÷1/10)B = 0.6 ÷ 0.75 mLấy Hdct = 0.7 m = 700 mm

Chiều cao toàn cột H=Hd+Htr=6100 + 2400 =8500 (mm)

I.2 Xác định kích thước theo phương ngang nhà:

I.2.1 Tiết diện cột :

 Chiều cao tiết diện cột dưới:

Trang 2

I.2.2 Tiết diện dầm mái

 Chiều cao tiết diện tại nút dầm mái liên kết với cột

h1 >

L 33 0.825m

40 40 Chọn h1 = 0.8 m

 Chiều cao tiết diện tại đỉnh khung chọn h2 = 0.6 m Vậy chiều cao của dầm máiđều tại nút khung và tại đỉnh kung

Tiết diện dầm mái tại nút khung là: I – 800x300x10x12

Tiết diện dầm mái tại đỉnh khung là : I-600x300x10x12

Tiết diện dầm mái có thể ghi là: I-(800~600)x300x10x12

Trang 3

I.2.3 Tiết diện vai cột

 Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục:

 Chiều dài vai cột : Lv   hc 0.15 1 0.55 0.15 0.6m   

 Chọn chiều cao dầm vai tại điểm đặt lực Dmax là 0.45 m

 Chọn chiều cao dầm vai tại vị trí ngàm với cánh trong của cột là 0.45 m

 Chọn bề rộng tiết diện vai cột là 0.2 m

 Chọn bề dày bản bụng vai cột là 0.008 m

 Chọn bề dày bản cánh vai cột là 0.012 m

Tiết diện dầm vai là I-450x300x8x12

I.2.4 Tiết diện các cấu kiện của cửa trời

Như đã đề cập, cửa trời có tác dụng thông gió cho nhà xưởng Kích thước cửa trời phụ thuộc vào yêu cầu thông thoáng của nhà Thông thường, bề rộng cửa trời trong khoảng (1/8 ÷ 1/4) nhịp nhà và chiều cao cửa trời bằng 1/2 bề rộng Theo đề bài, bề rộng cửa trời 4 m chiều cao cửa trời là 2 m Cột và dầm mái cửa trờitiết diện chữ I với các thông số như sau :

 Chiều cao cột và dầm mái cửa trời là 0.2 m

 Bề rộng bản cánh cột và dầm mái cửa trời là 0.1 m

 Bề dày bản bụng của cột và dầm mái cửa trời là 0.008 m

 Bề dày bản cánh của cột và dầm mái cửa trời là 0.01

Trang 4

Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm 2 thành phần là gió tác dụng vào cột

và gió tác dụng trên mái Theo TCVN 2737-1995, địa điểm phân vùng gió II-A, có áp lựctiêu chuẩn W0 =0,95 kN/m2, được giảm đi 0.12kN/m2 nên còn W0 =0.83 kN/m2 Hệ sốvượt tải 1,2 Nội suy ta có : Ce1 = - 0.3816; Ce2 = -0,4; Ce3 =-0,6;

k1= 1.174 với cao trình tại đỉnh cột là:+8,5 => c= 0.8

Wtc = n×k×W0×c×BTải trọng gió tác dụng lên xà gồ vách :

Phía đón gió : Wtc = 1.174×0,83×0.8× 6 = 4.66 (kN/m)

Wtt = 1.2×1.174×0,83×0.8× 6 = 5.593 (kN/m) Phía khuất gió : Wtc = 1.174×0,83×0.6× 6= 3.5 (kN/m)

Trang 5

- Độ võng theo phương x do qx gây ra

2.2 Thiết kế xà gồ mái

Trang 6

2.2.1 Tải trọng tác dụng lên xà gồ

Chọn tấm mái tôn múi tráng kẽm dày 0,7 mm có trọng lượng bằng :

tc m

Trang 7

tc tc y

tc y

;

Do đó ta có sơ đồ tính và biểu đồ mômen :

2.2.3 Kiểm tra điều kiện về cường độ

Có Mymax=

2 x

q B

32 =

20,635.sin 6

0.12432

q B

8 =

20,78.cos 6

3.478

c

x y

MM

PHẦN 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN NHÀ CÔNG NGHIỆP: 4.1 Tải trọng thường xuyên

4.1.2. Tải trọng lên dầm mái, dầm mái cửa trời

Trang 8

Tải trọng phân bố trên mái bao gồm tôn, hệ giằng mái, xà gồ mái, cửatrời:

xg

tc tc m xg

Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái: qtcg g B 0.12 6 0.716 kN / mtc   

Tải trọng tính toán phân bố lên dầm mái:

 Tải trọng kết cấu bao che ( xà gồ vách và tôn vách) : gtc = 0.12 kN/m2

Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên cột :

tc g

Ldct = B là nhịp của dầm cầu trục

 Tải trọng dầm và dàn hãm: Gdhtc 5kN,Gdhtt 5.25kN

4.1.4. Hoạt tải sửa chữa mái

Theo TCVN 2737:1995, mái tôn không sử dụng có giá trị hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn ptc= 0.3 kN/m2 mặt bằng nhà, do đó:

 Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:

Trang 9

q = n W0 k c B (kN/m)Trong đó: n = 1.2, hệ số độ tin cậy của tải trọng gió

W0 = 0.83 kN/m2 : áp lực gió tiêu chuẩn vùng IIA

k : hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao

c : hệ số khí động, phụ thuộc vào hướng gió và hình dạng công trình

Trang 10

=> Ce3 = -0.6

Ce4 = -0.2496

Hệ số K được xác định khi tra bảng 5 TCVN 2737 :1995

STT Cấu kiện Cao độ Hệ số k Hệ số c

Tải trọngtính toán

2 Mái đón gió 10.5 1.209 -0.25 -1,5

3 Cột cửa trời đón gió 11.95 1.231 +0.7 4,32

4 Mái cửa trời đón gió 12.15 1.234 -0.38 -2,34

5 Cột khuất gió 8.5 1.174 -0.6 -3,48

6 Mái khuất gió 10.5 1.209 -0.5 -3

7 Cột cửa trời khuất

Trong đó : n=1.1 : hệ số độ tin cậy (mục 5.8, TCVN 27 37 :1995)

Trang 11

Nc = 0.85 hệ số tổ hợp, khi có hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trug bình( Mục 5.16,TCVN 2737 :1995)

iy

 Tổng tung đọ các đường ảnh hưởng tại vị trí các bánh xe, lấy

với tung độ ở gối bằng 1.i

Trang 12

Tính toán kết cấu khug theo sơ đồ khung phẳng Liên kết cột móng là liên kết ngầm Các liên kết giữa cột và dầm mái, đỉnh khung, cột, cột cử trời và dầm mái, cột cửa trời và dầm mái cửa trời, đỉng cửa trời là liên kết cứng.

Các tiết diện được khai báo theo kích thước sơ bộ đã chọnTải trọng được gán vào khung theo giá trị được tính toán ở trên

Đặc trưng vật liệu : Thép CCT34, f=21 kN/cm2 , E = 2.1x104 kN/cm2, p=78.5 kN/m3

Hình dạng tiết diện khung

Tải trọng thường xuyên

Trang 13

Hoạt tải mái trái

Trang 14

Hoạt tải mái phải

Gió trái

Trang 15

Gió phải

Trang 16

Tải Dmaxtr

Tải Dmaxph

Trang 17

Tải T trái dương

Trang 18

Tải T trái âm

Tái T phải dương

Trang 19

Tải T phải âm

Trang 20

Bảng tổ hợp nội lực Các trường hợp tải trọng

Gió phải

Dmax trái

Dmax phải

T trái dương

T

T phải dương

T thường

xuyên

mái trái

mái phải

Trang 21

Gió phải

Dmax trái

Dmax phải

T trái dương

T

T phải dương

T thường

xuyên

mái trái

mái phải

Trang 22

Gió phải

Dmax trái

Dmax phải

T trái dương

T

T phải dương

T thường

xuyên

mái trái

mái phải

Trang 23

Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD: T.S Lê Trung Kiên

Cấu

kiện diệnTiết Nộilực

Phương án Chất tảiTỉnh

tải

Hoạttải máitrái

Hoattải máiphải

GióTrái PhảiGió Dmaxtrái Dmaxphải dươngT trái T tráiâm T phảidương T phảiâm

CỘT

DƯỚI

CHÂNCỘT

M -93.7 -49.27 -74.47 290.18 -36.32 -15.51 -44.02 9.88 -9.88 6.215 -6.215

N -66.33 -32.18 -11.08 40.17 44.1 -141.3 -81.66 0.19 -0.19 0.19 -0.19

V -29.05 -18.68 -18.68 82.09 -2.59 -14.15 -14.15 2.24 -2.24 1.03 -1.03ĐỈNH

M 81.96 73.06 47.851 -148 -94.04 -54.29 -26.1 -4.779 4.779 -0.545 0.545

N -34.77 -32.18 -11.08 40.17 44.1 0.85 -0.85 0.19 -0.19 0.19 -0.19

V -29.05 -18.68 -18.68 51.69 20.21 -14.15 -14.15 2.24 -2.24 1.03 -1.03ĐỈNH

M -138.6 -109.5 -84.27 239.94 140.06 26.703 -1.494 3.584 -3.584 2.557 -2.557

N -32.06 -21.79 -19.69 46.43 31.25 -13.99 -14.16 -1.01 1.01 1.05 -1.05

V -28.7 -30.17 -9.17 35.73 41.2 2.26 0.56 0.29 -0.29 0.08 -0.08GIỮA

DẦM

M -34.65 -4.316 -46.27 104.66 -5.066 17.342 -3.806 2.39 -2.39 2.215 -2.215

N -31.34 -20.83 -19.69 45.81 30.01 -13.99 -14.16 -1.01 1.01 1.05 -1.05

V -21.45 -20.57 -9.17 29.54 28.82 2.26 0.56 0.29 -0.29 0.08 -0.08CUỐI

DẦM

M 39.25 61.052 -8.268 -4.966 -98.89 7.981 -6.118 1.197 -1.197 1.873 -1.873

N -30.61 -19.87 -19.69 45.19 28.77 -13.99 -14.16 -1.01 1.01 1.05 -1.05

V -14.2 -10.97 -9.17 23.35 16.45 2.26 0.56 0.29 -0.29 0.08 -0.08DẦM

Trang 24

Phương án Chất tảiTỉnh

tải

Hoạttải máitrái

Hoattải máiphải

GióTrái

GióPhải

Dmaxtrái

Dmaxphải

T tráidương

T tráiâm

T phảidương

T phảiâm

V -14.2 -10.97 -9.17 23.35 16.45 2.26 0.56 0.29 -0.29 0.08 -0.08GIỮA

DẦM

M 83.098 86.627 29.732 -88.94 -141.4 -1.381 -8.43 0.004 -0.004 1.532 -1.532

N -29.89 -18.91 -19.69 44.58 27.54 -13.99 -14.16 -1.01 1.01 1.05 -1.05

V -6.95 -1.37 -9.17 17.16 4.07 2.26 0.56 0.29 -0.29 0.08 -0.08CUỐI

Trang 25

Cấu

Mmax, Ntu

Mmin,Ntu

Nmax, Mtu

Mmax, Ntu

Mmin,Ntu

Nmax, Mtu

CỘT

DƯỚ

I

CHÂNCỘT

-V 53.04 -66.4 45.43- 34.11 -60.6 -60.6

ĐỈNHCỘT

-V -66.4 22.65 -66.4 -60.6 6.76 -60.6

ĐỈNHCỘT

-V -66.4 13.6 -66.4 5.74 -55.61 55.42

-GIỮADẦM

TH4 TH3 TH7 TH34 TH31 TH23

M 196.4

8 -217.4

119.1

-77.30

3 -81.87

43.96

-N -26.16 -109.6 - -3.61 -60.89

Trang 26

kiện

Tiếtdiện

Nộilực

Mmax, Ntu Mmin,Ntu Nmax, Mtu Mmax, Ntu Mmin,Ntu Nmax, Mtu

V 53.04 -66.4

-45.43 7.42 -29.46

39.53

-CUỐIDẦM

Trang 27

Phần IV Kiểm tra tiết diện cột và xà ngang4.1 Kiểm tra tiết diện xà ngang

- Kích thước hình học tiết diện:

Trang 28

10 Y

+ Ngoài mặt phẳng khung: ly =1.5 m ( bước xà gồ mái)

- Đặc trưng hình học của tiết diện:

b Kiểm tra điều kiện cường độ

- Điều kiện bền về ứng suất pháp:

    

- Điều kiện bền về ứng suất tiếp:

Trang 29

3 1.15 f9.06 3 0.62 1.15 f9.12 24.15 kN / cm

        

 

Thỏa điều kiện

c Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

y f

Trang 30

6 w

 Thỏa điều kiện

4.1.2 TIẾT DIỆN TẠI VỊ TRÍ TRỤC B

300

10 Y

+ Ngoài mặt phẳng khung: ly = 1.5m ( bước xà gồ mái)

Trang 31

85.3 1200(daN)23786.9 1

3 1.15 f4.3 3 0.29 1.15 f6.02 24.15 kN / cm

        

     

 

y f

Trang 32

6 0f

+ Ngoài mặt phẳng khung: ly = 1.5m ( bước xà gồ mái)

Trang 33

Ix (cm4) Wx (cm3) Iy (cm4) A (cm2) Sx (cm3)

78168 2605.6 5404.8 129.6 756.1

85.3 1200(daN)23786.9 1

3 1.15 f9.2 3 0.04 1.15 f9.2 24.15 kN / cm

        

     

 

y f

Trang 34

- Các trường hợp nội lực nguy hiểm nhất trong cột:

Các cặp nội lực nguy hiểm nhất M (kN.m) N (kN) V (kN) THTrường hợp 1 Mmax, Ntu 332.348 -75.01 -66.4 3Trường hợp 2 Mmin,Ntu -217.44 -109.6 -66.4 3Trường hợp 3 Nmax , Mtu -160.889 -222.6 -60.6 17

Trang 35

8 Y

Trang 36

ly = 1,5 m.( Bước xà gồ vách)

b Chọn và kiểm tra tiết diện

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực tính toán :Kiểm tra điều kiện độ mảnh:

- Độ mảnh:

x =

2 x

 Thỏa điều kiện độ mảnh

4.2.1 Kiểm tra điều kiện bền

    

Trang 37

c x

Độ lệch tâm tính đối: me =×m =1.04× 10.4 = 10.8 < 20( Tiết diện không

bị giảm yếu =>> Không cần kiểm tra điều kiện bền)

    

c x

    

 Thỏa điều kiện bền của tiết diện:

4.2.2 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng làm việc:

Trang 38

Do 0.1< α <40, tra bảng E.1 (TCXDVN 338:2005) ta có:

  1.141  1.14(2.25  0.07)  1.14  (2.25  0.07 1.66)  2.69

y 1

Trang 39

Do 0.1< α <40, tra bảng E.1 (TCXDVN 338:2005) ta có:

  1.141  1.14(2.25  0.07)  1.14  (2.25  0.07 1.66)  2.69

y 1

 Thỏa mãn điều kiện

4.2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng làm việc

Công thức kiểm tra:

Trong đó: hệ số c kể đến ảnh hưởng của moment Mx và hình dáng tiết diện đến

ổn định của cột theo phường vuông góc với mặt phẳng uốn, c phụ thuộc vào mx

=

Cột bị khống chế chuyển vị theo phương vuông góc với mặt phẳng tác dụng của moment nên moment Mx là moment lớn nhất trong khoảng 1/3 giữa của chiều dài cột, nhưng không nhỏ hơn 0,5 lần moment lớn nhất trên cả chiều dài thanh)

M = 202.87 kNmMoment dung để tính toán ổng định:

duoi tren 1/3 1/3

Trang 40

y x b

1c

y x b

duoi tren 1/3 1/3

Moment tại vị trí 1/3 nhịp cột (gần chân cột)

Trang 41

M = 10.32 kNmMoment tại vị trí 1/3 nhịp cột (gần vai cột)

duoi tren 1/3 1/3

c y

0.584

1.010.56

e

11.09 f 21(kN/ cm )

c A 0.35 0.56 102.4     

4.2.4 Kiểm tra điều kiện ổn định bản cánh

Bản cách phải đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức:

4.2.5 Kiểm tra điều kiện ổn định bản bụng

Bản bụng đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ theo công thức:

Trang 42

a.Trường hợp 1: Với cặp nội lực ( M= 332.35 kNm; N = -75.01 kN; V = -66.4

6

2 1 Eh

Trang 43

Ta lấy

w w

h

120.17t

  => không cần them sườn ngang.

 Thỏa mãn điều kiện 4.2.6 Kiểm tra chuyển vị

Ta có chuyển vị từ etabs :  = 2.54 cm < []=

H 8500

2.83cm

100 300 

 Thỏa mãn điều kiện

Trang 44

PHẦN V. THIẾT KẾ CHI TIẾT 5.1 Thiết kế vai cột

5.1.1 Nội lực vai cột

Tiết diện dầm vai là I-300x300x8x12

- Sơ đồ tính dầm vai và biểu đồ lực cắt, moment

- Moment và lực cắt trên vai cột Dmax = 142.12 kN

5.1.2 Kiểm tra tiết diện vai cột

 Nội lực tại ngàm giữa cột và mép cột:

Trang 45

 Kiểm tra tiết diện ngàm với cột:

 Điều kiện bền về ứng suất pháp:

c xn

MfW202.87 100

18.6 21kN1089.33

x w

V S

f

I t66.4 290

      

 

 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng

Trang 46

o Bản cánh:

f w 0f

6 0f

 Theo cấu tạo chọn đường hàn liên kết dầm vai vào cột hf = 0.6cm = 6mm

 Chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết dầm vai với bản cánh cột xác định như sau:

o Phía trên cánh (2 đường hàn): lw = 30 – 1.2 = 28.8 cm

o Phía dưới cánh (4 đường hàn): lw = 0.5×( 30 -0.8) -1.2 = 13.4 cm

120.6 26.6

w max

 Kích thước cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai lấy như sau:

Trang 47

 Chiều cao: hs hdvw 28 cm

 Bề rộng: s

276

b 30 39.2 mm30

4

40 40 300

Trang 48

2 2

1 1

125

429,27

 Chiều dài bản đế tính theo công thức:

2 bd

bd b.loc bd b.loc bd b.loc

Rb,loc = .Rb. = 1×1.2×0.85 = 1.02 kN/cmb 2

Với cặp nội lực 1:

Trang 49

2 bd

bd b.loc bd b.loc bd b.loc

Chọn chiều dày sườn đỡ tsd 10(mm), các sườn đỡ bố trí cách nhau 105(mm)

Để tính chiều dày bản đế, tính ứng suất lớn nhất tại biên mỗi ô bản

 Tính mô men uốn trong các ô bản đế:

Trang 50

 Ta có chiều dày bản đế theo công thức:

max bd

5.2.2 Tính toán bulong neo

 Để tính bu long neo cần chọn cặp nội lực (M,N) tại chân cột gây kéo lớn nhất giữa bản đế và móng (M lớn nhất, N nhỏ nhất) Từ bảng tổ hợp nội lực ta có cặp nội lực nguy hiểm nhất là: M2 217.4(kNm); N2 109.6(kN);V2 66.4(kN)

a = Lbd/2 –c/3 = 80/2 – 37.1/3 = 27.63 cm

y = Lbd – c/3 -6 = 80 – 37.1/3 - 6 = 61.63 cm

 Tổng lực kéo trong các bulong neo ở 1 phía chân cột được xác định theo công thức:

Trang 51

o Chọn bulong đường kính Ø27 ( diện tích Abn = 4.59 cm2)

Vậy T2 T1 nên đường kính bulong neo đã chọn đạt yêu cầu

 Đường hàn cao 8mm thoả mãn điều kiện.

5.2.4 Tính đường hàn liên kết cột vào bản đế

 Tra bảng 43 TCXDVN5575:2012, có chiều cao nhỏ nhất của đường hàn là 8 mm(hàn tay) khi chiều dày lớn nhất (bản đế) là 30mm

 Lục kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc gây ra

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	1,98 MB
File đính kèm	DATHEP_2_BANVE.rar (822 KB)