Thuyết minh tính toán nhà xưởng tiền chế

Thuyết minh tính toán nhà xưởng tiền chế THUYẾT MINH TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG BẮN HẠT KIM LOẠI VÀ SƠN TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ TÍNH TOÁN 1. TCVN 273795: Tải trọng và tác động. NXB Xây dựng, Hà nội 1996 2. TCVN 5575: 1991 tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép 3. Gs. Đoàn Định Kiến (chủ biên) Thiết kế kết cấu thép Nhà công nghiệp. NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà nội 1998. 4. Ts. Phạm Văn Hội (chủ biên). Kết cấu thép công trình dân dụng và công nghiệp. NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà nội 1998. 5. Ts. Đoàn Định Kiến (chủ biên). Kết cấu thép. NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà nội 2003. 1

Công trình: Người tính:

TÍNH TOÁN NHÀ XƯỞNG

1 TÍNH TOÁN XÀ GỒ:

1.1 Tải trọng tác dụng lên xà gồ:

Tấm lợp có chiều dày 0,45 mm

Trọng lượng tấm lợp qt = 0,035 KN/m2

Trọng lượng xà gồ qxg = 0,055 KN/m

==> a = 10,758 độ

Cương độ thép làm xà gồ f = 210 MPa

Tổng tải trọng tính toán qtt = 0,499 KN/m

Tổng tải trọng tiêu chuẩn qtc = 0,454 KN/m

1.2 Nội lực của xà gồà:

My = qx.ly2/8 = qtt.sina ly2/8 = 0,291 KN.m

Mx = qy.lx2/8 = qtt.cosa lx2/8 = 1,533 KN.m

1.3 Chọn tiết diện xà gồ:

Chọn xà gồ: ZHxExFxt: Z200626820 có các đặc trưng như sau:

Trọng lượng xà gồ qxg = 0,055 KN/m

Wx = 41,379 cm3

Wy = 8,246 cm3

Jx = 420,810 cm4

Jy = 54,173 cm4

1.4 Kiểm tra tiết diện xà gồ đã chọn:

1.4.1 Điều kiện bền:

210 MPa OK!!

= 72,350 < R. =

= 7,298 cm3

= 1,387 cm3

NHÀ KHO HỢP KHỐI K2,K3,K4 Nuyễn Xuân Hoàng

y y x

x W

M W

M

σ  

 σ

M

x 

 σ

M

Wy  y

1

Đảm bảo chịu lực theo điề kiện bền

1.4.2 Điều kiện độ võng:

==>

Đảm bảo chịu lực theo điều kiện độ võng

2 TÍNH TOÁN KHUNG NGANG TỔ HỢP:

2.1 Các thông số về khung ngang:

Cao trình đỉnh cột h1 = 6,3 m Cao trình đỉnh mái hđ = 10,83 m Nhịp khung ngang L = 39 m Chiều dài nhà B = 45 m Bước khung ngang b = 5 m

==> a = 10,76 độ Mác thép CT3

C độ chịu kéo TT f = 470 MPa Hệ số đk làm việc c = 1

Cường độ chịu cắt fv = 345 MPa 2.2 Tải trọng tác dụng:

2.2.1 Tĩnh tải:

Trọng lượng mái gm = 0,2131989 KN/m Hệ số vượt tải n = 1,1

==> g = 0,2345188 KN/m Trọng lượng tôn và xà gồ và giằng đầu cột biênê truyền vào nút xà gồ

g = 1,08 KN Trọng lượng tôn và xà gồ và giằng đầu cột giữa truyền vào nút xà gồ

g = 1,66 KN Trọng lượng giằng mái tác dụng lên cột

y

4 x tc

x

EJ

.l sinα q 384

5

f 

x

4 y tc

y

EJ

.l cosα q

384

5

f 

2 y 2

x f f

 l

f











 l f

2

g = 1,77 KN

2.2.2 Tải trọng tạm thời:

2.2.2.1 Hoạt tải mái:

pm = 0,3 KN/m2

P = 1,95 KN/m 2.2.2.2 Tải trọng gió:

Tinh theo TCVN 2737-1995

Địa điểm xây dựng công trình: NGHE AN

Do đó thuộc vùng áp lực gió: IIIB

Giá trị áp lực gió theo vùng: W0 = 1,25 KN/m2

Hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình

z1 = 6,3 k1 = 0,920

z2 = 10,83 k2 = 1,014 Tỷ số: h1/L = 0,4 ce1 = -0,374

ce2 = -0,4 Tỷ số: B/L = 1,15385 ce3 = -0,415385

Hệ số độ tin cây n = 1,3

Thành phần gió tĩnh được xác định như sau:

Wi = n.W0.ci.k.b KN/m Phía trái:

W1 = n.W0.0,8.k.b = 2,990 KN/m

W2 = n.W0.ce1.k.b = -1,540 KN/m Phía phải:

W3 = n.W0.ce2.k.b = -1,648 KN/m

W4 = n.W0.ce3.k.b = -1,552 KN/m 2.3 Tính toán nội lực trong khung:

Dùng phần mềm Sap2000 để tính toán nội lực

Xem phần phụ lục đính kèm

2.4 Tính toán và chọn tiết diện cột:

2.4.1 Tiết diện tại chân cột:

Tính toán với nội lực nguy hiểm nhất

Đôï lệch tâm e:

= 0 m Do chân cột cấu tạo khớp

Chiều cao cột sơ bộ chọn h = 500 m

Diện tích tiết diện cột yêu cầu:

N

M

x 

3

Chọn mặt cắt có các thông số sau:

tf = 10 mm Wx = 1255445 mm3

tw = 8 mm Wy = 133538 mm3

A = 7840 mm2 Sx = 720400 mm3

q = 0,615 KN/m Sy = 103840 mm3

Kiểm tra theo điều kiện bền:

2.4.2 Tiết diện tại đầu cột:

Tính toán với nội lực nguy hiểm nhất:

Đôï lệch tâm e:

Chiều cao cột sơ bộ chọn h = 500 mm

Diện tích tiết diện cột yêu cầu:

Chọn mặt cắt có các thông số sau:

tf = 10 mm Wx = 1255445 mm3

tw = 8 mm Wy = 133538 mm3

A = 7840 mm2 Sx = 720400 mm3

q = 0,615 KN/m Sy = 103840 mm3

2.4.2.1 Kiểm tra ổn định tổng thể:

Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục x và trục y

Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột:

Lx = L0 = 6,3 m Ly = L0 = 6 m

mm

OK!!

= 2,586 ≤ c.f = 470 MPa

mm2 53,918

=

= 200,083

mm2

mm

= 119,867

N

M

ex  x



















h

e 2.8)

(2.2 1.25 f.γ

N

Ay c



















h

e 2.8)

(2.2 1.25 f.γ

N

Ay c

x

x W

M A

N

σ 

A

I

x 

A

I

ry  y

4

lx = Lx/rx= 31,487 < 180 ==> 1,490 OK!!

ly = Ly/ry= 145,381 < 180 ==> 6,878 OK!!

a Trong maịt phaúng uoân: (Tính vôùi trúc x-x)

e: Heô soâ uoân dóc leôch tađm_Tra bạng phú thuoôc ñoô mạnh quy öôùc vaø ñoô leôch tađm tính ñoơi m1 cụa coôt

Ñoô leôch tađm töông ñoâi m:

Ñoô leôch tađm tính ñoơi:

Tyû soâ dieôn tích caùnh

Dieôn tích búng

me = h.mx = 5,491 < 20 Vôùi h = 1,312 Heô soâ uoân dóc leôch tađm:

b Ngoaøi maịt phaúng uoân: (Tính vôùi trúc y-y)

y: Heô soâ uoân dóc ñoâi vôùi trúc y-y cụa tieât dieôn coôt khi tính toaùn coôt trong maịt phaúng vuođng goùc vôùi maịt phaúng uoân_phú thuoôc vaøo ñoôï mạnh quy öôùc

C: Heô soâ keơ ñeẫn mođmen uoân Mx vaø hình dáng tieât dieôn ñoâi vôùi ñoô oơn ñònh cụa coôt theo phöông vuođng goùc vôùi maịt phaúng uoân xaùc ñònh nhö sau:

Khi mx ≤ 5: C = b/(1+a.mx)

a, b - caùc heô soâ tra bạng_Tra bạng 16 - TCXDVN 338 : 2005 Khi mx ≥ 10: C = 1/(1+mx.y/b)

Khi 5 < mx <10: C = C5.(2-0.2mx)+C10.(0.2mx-1)

C5: öùng vôùi tröôøng hôïp mx = 5

C10: öùng vôùi tröôøng hôïp mx = 10

M' = 5,487 KN.m > 0.5Mmax 4,115 OK!!

Tra bạng vôùi lc ==> c = 0,617

OK!! MPa

1,969

==>

= 29,560 ≤ c.f =

=

b =

470 0,521

x x

W

A N

M'

m 



























f f

3 w 2

f f

f 0 1

.t b

a.t 1 b h

.t L 8

α

w

f A A



λx f/E

x





λy f/E

y



.f γ A C

N

y



E/f 3.14

λc

.A

N σ

e x





.f γ A

N

e



x x x W

A e

m 



C



5

Tra bảng với a1 ==> y = 2,592 a = 0,791

b = 0,329 ==> Chọn b = 0,32858

2.4.2.2 Kiểm tra theo điều kiện bền:

2.4.2.3 Kiểm tra ổn định cục bộ của cột:

Ổn định cục bộ bản cánh:

Ổn định cục bộ bản bụng:

Giới hạn {hw/tw} phụ thuộc vào a = (s-s1)/s Với: s: Ứng suất nén lớn nhất tại biên của bản bụng mang dấu "+" khi không kể đến

các hệ số e, c

s1: Ứng suất tại biên tương ứng của bản bụng

Khi a ≤ 0.5 thì {hw/tw}_Tra bảng 33_TCXDVN 338 : 2005 Khi a ≥ 1 thì {hw/tw} tính theo:

b = 1.4(2a-1)t/s = 0,131

t = Q/(twhw) = 0,340 MPa

736,334

Không cần gia cường sườn dọc Tính toán sườn dọc:

Kích thước sườn:

Mômen quán tính của sườn

60,000

≥

==>

=

9,600

470

470

=

1,47E+06

MPa

≤ c.f =

80,324

80,324 OK!!

OK!!

10,758

==>

15,982

OK!!

= 8,105 < c.f =

=

f

E 3.8

f

0

t b

w

w t h

.A C

N σ

y y



















 w

0 t b







hf.bf bf.tf

f

E 3.8 ) 4β α α σ(2

1)E (2α 4.35

t

h

2 2 w















































) 4β α α σ(2

1)E (2α 4.35

t

h

2 2 w

w













 w

w t h















 w

w t h

f

E L

h I

I ψ

2

0 f x

y















x

x

W

M A

N

σ 

12

.b 2t I

3 s s

s 

6

Kiểm tra lại ổn định cục bộ theo điều kiện:

Điều kiện gia cường sườn ngang:

==>

Cần gia cường sườn ngang Kích thước sườn ngang

bs ≥ hw/30+40 = 56,000 mm Chọn bs = 70 mm

Khoảng cách các sườn ngang

a = (2.5 ÷ 3)hw = 1296 mm Chọn a = 1000 mm

2.4.3 Tiết diện tại chân cột:

Tính toán với nội lực nguy hiểm nhất

Đôï lệch tâm e:

= 0 m Do chân cột cấu tạo khớp Chiều cao cột sơ bộ chọn h = 350 m

Diện tích tiết diện cột yêu cầu:

Chọn mặt cắt có các thông số sau:

tf = 8 mm Wx = 507549 mm3

A = 4404 mm2 Sx = 288867 mm3

q = 0,346 KN/m Sy = 46503 mm3

Kiểm tra theo điều kiện bền:

2.4.4 Tiết diện tại đầu cột:

Tính toán với nội lực nguy hiểm nhất:

=

= 91,601 mm2

= 7,821 ≤ c.f = 470 MPa OK!!

w

0

t

h















 w

w t h

w

w t h

f/E 2.b

tw  s

E/f 2.3 t

h w

w 

 E/f 2.3

N

M



















h

e 2.8)

(2.2 1.25 f.γ

N

Ay c

x

x W

M A

N

σ 

7

Đôï lệch tâm e:

Chiều cao cột sơ bộ chọn h = 350 mm

Diện tích tiết diện cột yêu cầu:

Chọn mặt cắt có các thông số sau:

tf = 8 mm Wx = 507549 mm3

A = 4404 mm2 Sx = 288867 mm3

q = 0,346 KN/m Sy = 46503 mm3

2.4.4.1 Kiểm tra ổn định tổng thể:

Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục x và trục y

Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột:

Lx = L0 = 6,3 m Ly = L0 = 6 m

lx = Lx/rx= 44,362 < 180 ==> 2,099 OK!!

ly = Ly/ry= 187,577 < 180 ==> 8,874 NO!!

a Trong mặt phẳng uốn: (Tính với trục x-x)

e: Hệ số uốn dọc lệch tâm_Tra bảng phụ thuộc độ mảnh quy ước và độ lệch tâm tính đổi m1 của cột

Độ lệch tâm tương đối m:

Độ lệch tâm tính đổi:

Tỷ số diện tích cánh

Diện tích bụng

me = h.mx = 32,101 > 20 Với h = 1,197 Hệ số uốn dọc lệch tâm:

= 142,015

= 141,682 mm2

mm

= 12,154 ≤ c.f = 470 MPa OK!!

N

M

ex  x

w

f A A



λx f/E

x





λy f/E

y



.A

N σ

e x





.f γ A

N

e



x x x W

A e

m 



















h

e 2.8)

(2.2 1.25 f.γ

N

Ay c

A

I

x 

A

I

ry  y

8

b Ngoaøi maịt phaúng uoân: (Tính vôùi trúc y-y)

y: Heô soâ uoân dóc ñoâi vôùi trúc y-y cụa tieât dieôn coôt khi tính toaùn coôt trong maịt phaúng vuođng goùc vôùi maịt phaúng uoân_phú thuoôc vaøo ñoôï mạnh quy öôùc

C: Heô soâ keơ ñeẫn mođmen uoân Mx vaø hình dáng tieât dieôn ñoâi vôùi ñoô oơn ñònh cụa coôt

theo phöông vuođng goùc vôùi maịt phaúng uoân xaùc ñònh nhö sau:

Khi mx ≤ 5: C = b/(1+a.mx)

a, b - caùc heô soâ tra bạng_Tra bạng 16 - TCXDVN 338 : 2005 Khi mx ≥ 10: C = 1/(1+mx.y/b)

Khi 5 < mx <10: C = C5.(2-0.2mx)+C10.(0.2mx-1)

C5: öùng vôùi tröôøng hôïp mx = 5

C10: öùng vôùi tröôøng hôïp mx = 10

M' = 5,847 KN.m > 0.5Mmax 4,385 OK!!

Tra bạng vôùi lc ==> c = 0,617

Tra bạng vôùi a1 ==> y = 2,976 a = 0,900

b = 0,219 ==> Chón b = 0,21917

2.4.4.2 Kieơm tra theo điều kiện bền:

2.4.4.3 Kieơm tra ổn định cục bộ của cột:

OƠn ñònh cúc boô bạn caùnh:

OƠn ñònh cúc boô bạn búng:

Giôùi hán {hw/tw} phú thuoôc vaøo a = (s-s1)/s Vôùi: s: ÖÙng suaât neùn lôùn nhaât tái bieđn cụa bạn búng mang daâu "+" khi khođng keơ ñeân

caùc heô soâ e, c

=

= 59,723

≤ c.f = 470 MPa OK!!

OK!!

17,996 < c.f = 470 MPa

f

0

t b

x x

W

A N

M'

m 

.A C

N σ

y y



















 w

0 t b



























f f

3 w 2

f f

f 0 1

.t b

a.t 1 b h

.t L 8

α

.f γ A C

N

y



E/f 3.14

λc

.A e





C



f

E L

h I

I ψ

2

0 f x

y















x

x W

M A

N

σ 

9

s1: Ứng suất tại biên tương ứng của bản bụng

Khi a ≤ 0.5 thì {hw/tw}_Tra bảng 33_TCXDVN 338 : 2005 Khi a ≥ 1 thì {hw/tw} tính theo:

b = 1.4(2a-1)t/s = 0,124

t = Q/(twhw) = 0,562 MPa

557,786

Không cần gia cường sườn dọc Tính toán sườn dọc:

Kích thước sườn:

Mômen quán tính của sườn

Kiểm tra lại ổn định cục bộ theo điều kiện:

Điều kiện gia cường sườn ngang:

==>

Cần gia cường sườn ngang Kích thước sườn ngang

bs ≥ hw/30+40 = 51,133 mm Chọn bs = 70 mm

Khoảng cách các sườn ngang

2.5 Tính toán và chọn tiết diện kèo:

2.5.1 Tiết diện 1:

2.5.1.1.Thông số tính toán:

80,324

= 80,324 ==>

4,33E+05 OK!!

= 6,55E+06 ≥ 6hwtw3 =

f

E 3.8

w

w t h

w

0

t

h















 w

w t h

w

w t h

f/E 2.b

tw  s

E/f 2.3 t

h w

w 

 E/f 2.3

f

E 3.8 ) 4β α α σ(2

1)E (2α 4.35

t

h

2 2 w















































) 4β α α σ(2

1)E (2α 4.35

t

h

2 2 w

w













 w

w t h















 w

w t h

12

.b 2t I

3 s s

s 

10

Mx N Q

Mômen chống uốn yêu cầu của tiết diện:

Chiều cao dầm sơ bộ:

= 217,816 mm Chiều dày bản dụng sơ bộâ:

Chọn mặt cắt có các thông số sau:

tf = 10 mm Wx = 1255445 mm3

tw = 8 mm Wy = 133538 mm3

A = 7840 mm2 Sx = 720400 mm3

q = 0,615 KN/m Sy = 103840 mm3

2.5.1.2 Kiểm tra tiết diện dầm tổ hợp:

a Kiểm tra điều kiện bền:

Kiểm tra theo điều kiện bền chịu uốn:

Kiểm tra theo điều kiện bền chịu cắt:

b Kiểm tra điều kiện độ võng:

c Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể:

Chiều dài tính toán của dầm ngoài mặt phẳng dầm của cánh nén:

Tra bảng với a ==> y = 2,335

= 1,233 ==> b = 0,939

Chọn b = 0,939

mm3

mm

1,220

470 MPa 17,911

=

=

==>

OK!!

= 2,118 < c.fv= 345 MPa OK!!

< c.f =

3 yc

d (5.5 6.5) W

x

m ax W

M

σ 



























f f

3 w 2

f f

f 0

.t b

a.t 1 b h

.t L 8

α

f

M

W m ax

y c

v d

m ax w

.f h

Q 2

3

t 

0.95f W

M σ

x b

m ax 





w x

x max t I

.S Q

τ 

f

E L

h I

I ψ

2

0 x

y















11

b: Hệ số kể đến sự giảm khả năng chịu uốn của dầm khi xét điều kiện ổn định tổng thể lấy phụ thuộc vào 1

d Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ:

Ổn định cục bộ bản cánh:

Điều kiện gia cường sườn cứng ngang - ổn định bản bụng:

Không cần gia cường thêm sườn cứng ngang Kích thước sườn cứng:

bs ≥ hw/30+40 = 56,000 mm Chọn bs = 70 mm

Khoản cách giữa 2 sườn:

==> Chọn a = 1400 mm

Không cần kiểm tra ổn định cục bộ của bụng dầm Ổn định cục bộ bản bụng:

Ứng suất nén trung bình trong ô bản đang xét:

hw: Chiều cao trung bình của bản bụng trong ô bản dang xét

ccr: Tra bảng 27_TCXDVN 338 : 2005 phụ thuộc vào hệ số d

==> ccr = 30,000 Ứng suất tiếp trung bình trong ô bản đang xét:

= 343,009 MPa

MPa

= 19,075

=

= 1332,893

MPa 447

E

f t h

w

w

w 



f

0 t b

 

 w



 f

E 0.5

3.2

w 

 3.2

w 



f/E 2.b

tw  s

x b

m ax W

M σ





2 w

cr cr f c σ





c cr tb cr

s / )2( / )2  (

2 0

v 2 cr

λ

f μ

0.76 1 10.3















E

f t

h w

w

w 



3

w f w

f t

t h

b β













12

Tỷ số giữa cạnh lớn và cạnh nhỏ của ô bản

2.5.1 Tiết diện 2:

2.5.1.1.Thông số tính toán:

Mômen chống uốn yêu cầu của tiết diện:

Chiều cao dầm sơ bộ:

= 146,489 mm Chiều dày bản dụng sơ bộâ:

Chọn mặt cắt có các thông số sau:

tf = 10 mm Wx = 1255445 mm3

tw = 8 mm Wy = 133538 mm3

A = 7840 mm2 Sx = 720400 mm3

q = 0,615 KN/m Sy = 103840 mm3

2.5.1.2 Kiểm tra tiết diện dầm tổ hợp:

a Kiểm tra điều kiện bền:

Kiểm tra theo điều kiện bền chịu uốn:

Kiểm tra theo điều kiện bền chịu cắt:

b Kiểm tra điều kiện độ võng:

c Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể:

< c.f = 470

= 14553 mm3

= 0,069 < c.fv = 345 MPa OK!!

E

f t

d w

0 



2 2

) / ( ) / (stb scr  ttb tcr

3 yc

d (5.5 6.5) W

x

m ax W

M

σ 

f

M

Wy c m ax

v d

m ax w

.f h

Q 2

3

t 

0.95f W

M σ

x b

m ax 





w x

x max t I

.S Q

τ 

13

Chiều dài tính toán của dầm ngoài mặt phẳng dầm của cánh nén:

Tra bảng với a ==> y = 2,335

= 1,233 ==> b = 0,939

Chọn b = 0,939

b: Hệ số kể đến sự giảm khả năng chịu uốn của dầm khi xét điều kiện ổn định tổng thể lấy phụ thuộc vào 1

d Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ:

Ổn định cục bộ bản cánh:

Điều kiện gia cường sườn cứng ngang - ổn định bản bụng:

Không cần gia cường thêm sườn cứng ngang Kích thước sườn cứng:

bs ≥ hw/30+40 = 56,000 mm Chọn bs = 70 mm

Khoản cách giữa 2 sườn:

==> Chọn a = 1400 mm

Không cần kiểm tra ổn định cục bộ của bụng dầm Ổn định cục bộ bản bụng:

Ứng suất nén trung bình trong ô bản đang xét:

hw: Chiều cao trung bình của bản bụng trong ô bản dang xét

ccr: Tra bảng 27_TCXDVN 338 : 2005 phụ thuộc vào hệ số d

447

= 5,802 <0.95f=

OK!!

= 1332,893 MPa

E

f t h

w

w

w 





























f f

3 w 2

f f

f 0

.t b

a.t 1 b h

.t L 8

α

f

0 t b

 

 w



 f

E 0.5

3.2

w 

 3.2

w 



f/E 2.b

tw  s

x b

m ax W

M σ





f

E L

h I

I ψ

2

0 x

y















2 w

cr cr f c σ





c cr tb cr

s / )2( / )2  (

E

f t

h w

w

w 



3





14

==> ccr = 30,000 Ứng suất tiếp trung bình trong ô bản đang xét:

= 343,009 MPa

Tỷ số giữa cạnh lớn và cạnh nhỏ của ô bản

2 0

v 2 cr

λ

f μ

0.76 1 10.3















E

f t

d w

0 



2 2

) / ( ) /

(stb scr  ttb tcr

w f w

f t

t h

b β













15