ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

Xác định kích thước sơ bộ khung ngang:  Nhịp cầu trục: Lcr = 80(ft) = 24.3840(m).  Cao trình đỉnh ray: HR = 9(m)  Sức nâng cầu trục: C = 5(tấn)  Loại cầu trục: TRSG  Bước cột: 6(m)  Độ dốc mái: i = 10%  Tra catalog (mã hiệu cầu trục A0580300)Xác định kích thước sơ bộ khung ngang:  Nhịp cầu trục: Lcr = 80(ft) = 24.3840(m).  Cao trình đỉnh ray: HR = 9(m)  Sức nâng cầu trục: C = 5(tấn)  Loại cầu trục: TRSG  Bước cột: 6(m)  Độ dốc mái: i = 10%  Tra catalog (mã hiệu cầu trục A0580300)Xác định kích thước sơ bộ khung ngang:  Nhịp cầu trục: Lcr = 80(ft) = 24.3840(m).  Cao trình đỉnh ray: HR = 9(m)  Sức nâng cầu trục: C = 5(tấn)  Loại cầu trục: TRSG  Bước cột: 6(m)  Độ dốc mái: i = 10%  Tra catalog (mã hiệu cầu trục A0580300)Xác định kích thước sơ bộ khung ngang:  Nhịp cầu trục: Lcr = 80(ft) = 24.3840(m).  Cao trình đỉnh ray: HR = 9(m)  Sức nâng cầu trục: C = 5(tấn)  Loại cầu trục: TRSG  Bước cột: 6(m)  Độ dốc mái: i = 10%  Tra catalog (mã hiệu cầu trục A0580300)

Trang 1

SVTH: Nguyễn Khắc An Quốc MSSV: 81201071 Trang 1

MỤC LỤC

I Xác định kích thước sơ bộ khung ngang: 3

II Các kích thước sơ bộ của khung ngang: 3

1 Cột dưới: 3

2 Cột trên: 4

3 Chiều cao tiết diện ngang lớn nhất và bé nhất của dầm vì kèo: 4

4 Chiều cao tiết diện ngang của cột: 4

5 Bề dày cánh, bụng của cột và dầm vì kèo: 5

6 Bề rộng nhà: 5

III Tải trọng và nội lực của khung ngang: 5

1 Các tải trọng tác dụng vào khung ngang gồm cĩ: 5

a Tĩnh tải mái tác dụng lên dầm vì kèo ( giá trị tính tốn ): 6

b Tĩnh tải vách tole tác dụng lên cột ( giá trị tính tốn ): 6

c Hoạt tải mái: đối với mái nhẹ,theo TCVN 2737:1995 quy định giá trị tiêu chuẩn của hoạt tải mái là 6

d Lực xơ ngang: 7

e Tải trọng giĩ: 7

f Tải trọng phân đố đều trên cột 7

g Tải trọng phân bố đều trên kèo: 8

h Tổ hợp tải trọng: 8

i Phân tích nội lực của khung ngang b ng SAP 2000: 11

IV THIẾT KẾ V K O THÉP: 17

1 Thiết kế và kiểm tra tiết diện tại nách khung: 17

2 Kiểm tra điều kiện bền tại nhiều tiết diện đỉnh nóc : 20

V THIẾT KẾ LIÊN KẾT VÌ KÈO (MỐI NỐI): 21

1 Thiết kế mối nối tại đỉnh nóc của dầm vì kèo: 21

2 Thiết kế mối nối trung gian của dầm vì kèo: 23

VI THIẾT KẾ CỘT: 25

1 Chiều dài tính toán của cột (dùng phụ lục D-TCXDVN 5575:2012-trang102) 25

a Chiều dài tính toán của cột trong mặt phẳng khung: (theo phụ lục E-BS 5950-1:2000) 26 b Kiểm tra tiết diện: (chỉ cần kiểm tra phần cột dưới) : 26

c Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung: 27

Trang 2

d Điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung: 28

e Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng: 30

f Tính tốn đường hàn cánh và bụng cột: 31

VII THIẾT KẾ CHI TIẾT LIÊN KẾT: 31

1 Thiết kế chân cột: (Liên kết chân cột với móng) 31

a Kiểm tra điều kiện bền nén của bê tông móng, ứng với các cặp nội lực: 32

b Kiểm tra lại tiết diện của bản đế: 32

c Kiểm tra bulong neo với tổ hợp (Nmax,Ms.max): 34

d Tính chiều dày bản đế khi chịu nhổ: 35

e Tính liên kết hàn bản cánh+bản bụng vào bản đế: 35

2 Thiết kế liên kết kèo với cột (nách khung): mối nối ngang 36

3 Tính ứng suất trong các phần tử và kiểm tra KNCL: 38

4 Tính chiều dày bản nối (mặt bích): có phân chia tỷ lệ chịu lực hợp lý giữa cánh, sườn góc, bản bụng: 38

5 Tính ứng suất trong cánh kéo và sườn cứng : 41

6 Tính các đường hàn: 41

VIII THIẾT KẾ HỆ GIẰNG : 42

1 Hệ giằng mái và giằng cột 42

a Kiểm tra KNCL của các thanh giằng mái: 44

b Kiểm tra KNCL của các thanh giằng cột: 45

IX KẾT CẤU DẦM ĐỠ TRỤC: 46

1 Tải trọng, nội lực, chuyển vị 47

2 Kiểm tra khả năng chịu lực, độ võng: 48

3 Liên kết dầm đỡ cầu trục với các liên kết khác 49

X VAI CỘT : 50

XI THIẾT KẾ KẾT CẤU BAO CHE: 52

Trang 3

Loại địa hình

Pmax

(kg)

W (mm)

Trang 4

 D: Khoảng cách từ đỉnh ray đến điểm cao nhất của cầu trục

 F0: Khoảng cách từ nách khung đến điểm thấp nhất của các thiết bị hay kết cấu treo ( ví dụ: thiết bị chiếu sáng )

nhưng không nhỏ hơn 100mm ( khi mà không

có thiết bị treo tức F0 = 0 thì có thể lấy F1= 0)

0, 2 0,5 0, 2 0,5 700 140 350

m

column

m f



Trang 5



f

b t

- Chiều cao tiết diện xà gồ vách:

- dwg 200mm tương ứng với bước cột là 6m

- Khoảng cách từ tim ray đến đầu mút của cầu trục:

- H150mm

- Với 75mm là khoảng hở giữa cầu trục và cột

III Tải trọng và nội lực của khung ngang:

1 Các tải trọng tác dụng vào khung ngang gồm có:

- Nhà xưởng được xây ở vùng III B, địa hình A

Trang 6

a Tĩnh tải mái tác dụng lên dầm vì kèo ( giá trị tính toán ):

g : là trọng lượng bản thân của kết cấu mái tính trên 1m2

b Tĩnh tải vách tole tác dụng lên cột ( giá trị tính toán ):

g : là trọng lượng bản thân của kết cấu vách trên 1m2

hoạt tải mái là

- Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang:(trường hợp có 1 cầu trục)

- Các tải trọng bánh xe của cầu trục

- Với cầu trục có sức nâng không quá 30 (tấn), mỗi đầu cầu trục có 2 bánh xe nên áp lực thẳng đứng của bánh xe có thể tính như sau:

Trang 7

- Q : là hệ số vượt tải của cầu trục (Q 1,1)

- B : là nhịp đỡ của dầm cầu trục (bước cột)

- W : là khoảng cách giữa 2 bánh xe cầu trục

- Trọng lượng dầm đỡ cầu trục và ray: wrw = 1 (kN/m)

- Độ lệch tâm của tải trọng đứng :

8, 4 1, 6

0, 4

W 2 27 2 0, 2 0, 76

Trang 8

g Tải trọng phân bố đều trên kèo:

 Phía đón gió:

r

q    k c    B          kN m

 Phía khuất gió:

 

r

q   k c     B          kN m

 Trong đó:

- Q 1, 2: hệ số vượt tải gió

- k0 1,18: ứng với độ cao chuẩn (10m) Bảng 5 – TCVN 2737 - 1995

h Tổ hợp tải trọng:

1 TT ( tĩnh tải)

2 HT (hoạt tải)

3 CR1 ( Dmax bên trái )

4 CR2 ( Dmax bên phải )

5 CR3( TLA từ trái sang phải )

6 CR4 ( TLA từ phải sang trái )

7 WL ( gió từ trái sang phải )

8 WR ( gió từ phải sang trái )

- Chiều cao từ mặt nền hoàn thiện đến nách khung:

 

U 8, 4 1, 6 10

L

cr

   0 1

25,9

6 1,36

L

Bảng tổ hợp nội lực:

STT TT HT CR1 CR2 CR3 CR4 WL WR TT HT CR1 CR2 CR3 CR4 WL WR

1 x x 1 1

2 x x 1 1

3 x x 1 1

4 x x 1 1

5 x x 1 1

6 x x x 1 1 1

7 x x x 1 1 1

8 x x x 1 1 1

Trang 9

Trang 10

Mô hình các phần tử và các nút trong khung :

Trang 11

i Phân tích nội lực của khung ngang b ng S P 2 :

Sơ đồ chất tải:

Tĩnh tải

Hoạt tải

Trang 12

Dmax trái

Dmax phải

Trang 13

T trái

T phải

Trang 14

Gió trái

Gió phải

* Ki m tra chuy n vị:

- Chuy n vị đ ng tại đỉnh khung: tĩnh tải hoạt tải mái

Trang 15

- Chuy n vị ngang tại nách khung tĩnh tải gió trái :

H H

- Chuy n vị ngang tại vai cột tĩnh tải T trái :

Chuy n vị ngang tại vai cột do tĩnh tải gây ra Chuy n vị ngang tại vai cột do T trái gây ra

Trang 16

Bi u đồ bao Momen

Bi u đồ bao Lực cắt Q

Bi u đồ bao Lực dọc N

Trang 17

1 Thiết kế và kiểm tra tiết diện tại nách khung:

-Nội lực tính toán tại nách khung:

1,1

req

y c

c M

f f

Trang 18

2

và phù hợp tương quan chiều cao và chiều dày cánh dầm

-Các đặc trưng hình học của tiết diện ngang vừa chọn:

22

I

A

-Kiểm tra bền của tiết diện dầm tại nách khung:

+Ứng suât pháp lớn nhất:

40

3

13

0.8 /0.8

Trang 19

2 ax

+Liên kết cánh với bụng dầm:

-Đường hàn góc liên kết cánh và bụng dầm có chiều cao như nhau trên suốt chiều dài dầm

và không nhỏ hơn giá trị tối thiểu cho trong bảng 43 của TCXDVN 5575:2012 (trang 78)

-Chiều cao đường hàn tại mọi vị trí phải thỏa điều kiện:

Cường độ tính toán của đường hàn góc theo kim loại mối hàn:

(Que hàn: E60XX fwun = 415 MPa)

Cường độ tính toán của đường hàn góc theo kim loại ở biên nóng chảy:

0,45 0,45 400 180 

3 max

- Kiểm tra tiết diện theo điều kiện ổn định cục bộ:

-Kiểm tra bản cánh:  250 25 29,97  2 10 5

f f

Trang 20

=>nên ta không gia cường bản bụng dầm bằng sườn cứng ngang

- Kiểm tra tiết diện theo điều kiện ổn định tổng thể:

+ Cánh trên của kèo thép được "kiềm chế" bởi hệ xà gồ mái, khoảng cách 1,5m

+ Bố trí các thanh giằng cánh dưới L50x50x5 tại mỗi vị trí xà gồ khoảng cách 1,5m

b b => không cần kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

2 Kiểm tra điều kiện bền tại nhiều tiết diện đỉnh nóc :

*Kích thước của tiết diện đỉnh nóc I350x10x250x8:

- Kiểm tra tiết diện theo điều kiện ổn định cục bộ:

*Tiết diện I350x10X250x8:

f f

=>nên ta không gia cường bản bụng dầm bằng sườn cứng ngang

- Kiểm tra tiết diện theo điều kiện ổn định tổng thể:

+ Cánh trên của kèo thép được "kiềm chế" bởi hệ xà gồ mái, khoảng cách 1,5m

Trang 21

+ Bố trí các thanh giằng cánh dưới L50x50x5 tại mỗi vị trí xà gồ khoảng cách 1,5m

  => không cần kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

V THIẾT KẾ LIÊN KẾT VÌ KÈO (MỐI NỐI):

1 Thiết kế mối nối tại đỉnh nóc của dầm vì kèo:

*Cơ chế truyền lực của mối nối như sau:

-Truyền lực từ dầm vì kèo sang mặt bích bằng các đường hàn;

-Truyền lực giữa hai mặt bích (giữa hai đoạn dầm): truyền lực kéo, lưc cắt bằng bulong và truyền lực nén thông qua sự nén ép hai mặt bích với nhau

- Bulong cấp độ bền 8.8

*Quan điểm tính như sau:

-Toàn bộ lực cắt do bản bụng chịu;

-Lực dọc (nếu có) sẽ phân bố đều trên toàn tiết diện ngang;

-Toàn bộ moment do hai cánh chịu, do đó lực dọc quy đổi trong cánh dầm (tại vị trí mối nối) sẽ là:

Nf: là lực dọc quy đổi trong cánh;

Moment lớn nhất tại mối nối tại đỉnh nóc của dầm:

Mmax = 57.92 kNm Mmin = -54.42 kNm

Chiều cao bản bụng dầm tại mối nối: hw = 350 mm max 57.92

165.50,35

f w

M

h

-Lực dọc trong cánh kéo sẽ phân đều cho các bulong ở cánh kéo

-Lực cắt; lực dọc: giá trị không đáng kể

-Kiểm tra độ bền của cánh kéo:

n f



max

f w

M N

h



Trang 22

Trong đó: Abn : diện tích tiết diện thực của bulong

ftb : cường độ chịu kéo tính toán của bulong ftb = 400 MPa

γb = 1 n: số bulong ở cánh trên: n = 4

-Tính và chọn chiều dày mặt bích:

Các khoảng cách bulong:

Chọn:

a : Khoảng cách từ cạnh biên đến cạnh dưới của cánh trên và cạnh trên của cánh dưới

b : Khoảng cách hàng bulong phía ngồi và cạnh dưới của cánh trên và cạnh trên của cánh dưới

c : Khoảng cách hàng bulong phía trong đến cạnh dưới của cánh trên và cạnh trên của cánh dưới

g : Khoảng cách giữa hai dãy bulong

PL PL

*Tính chiều cao đường hàn giữa mặt bích và cánh dầm:

-Theo kim loại đường hàn:

Đường hàn ở bụng chọn theo cấu tạo: hf = 6mm Hàn hai phía và hàn tự động

Trang 23

2 Thiết kế mối nối trung gian của dầm vì kèo:

→ Chọn bulong có: db = 16mm

Abn=1,57cm2

n: số bulong ở cánh trên: n=4

-Tính và chọn chiều dày mặt bích:

Các khoảng cách bulong:

Trang 24

*Tính chiều cao đường hàn giữa mặt bích và cánh dầm:

-Theo kim loại đường hàn:

→Chiều cao đường hàn cánh theo cấu tạo : hf = 6mm (hàn cả 2 phía)

Đường hàn ở bụng chọn theo cấu tạo: hf = 6mm (hàn cả 2 phía)

hf=5

hf=6 hf=6

BOULON D16

3 3

150 1010 150

Trang 25

VI THIẾT KẾ CỘT:

*Nội lực tính toán: từ bảng kết quả nội lực sau khi phân tích khung, ta chọn được

-Cặp nội lực gây nguy hiểm cho cột dưới:

1 Chiều dài tính toán của cột (dùng phụ lục D-TCXDVN 5575:2012-trang102)

-Xác định "hệ số chiều dài tính toán" trong mặt phẳng khung:

Ta có:

  1 2   

2

229.26 49.15 5.6649.15

Với: N1 = 229.26 kN : Lực dọc của cột dưới

N2 = 49.15 kN : Lực dọc của cột trên

Trang 26

Với: μ1= 2,16 Dựa vào phụ lục D.2 tra μ1 TCVN 5575-2012

 

1 2 3

a Chiều dài tính toán của cột trong mặt phẳng khung: (theo phụ lục E-BS 5950-1:2000)

 k1 = 0 (chân cột ngàm )

 1,5 1,519062.510.59cm3

2700

b b

b

I k

c c

c

I k

c

k k

-Tra biểu đồ hình 2.2.1 (hình E.2) ta được: μ = 1,8

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung:

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung:

Như vậy, khi xem đầu trên là "tự do" thì chiều dài tinh toán của cột theo TCVN và theo BS không sai khác nhau nhiều Và trong phần tính toán sau đây sẽ lấy lx1 = 18,14m

b Kiểm tra tiết diện: (chỉ cần kiểm tra phần cột dưới) :

Các đặc trưng hình học của tiết diện: Với tiết diện I700x250x8x10 (chọn lúc phân tích nội lực khung) ta có:

- Kiểm tra điều kiện bền

Trang 27

- Module kháng uốn:

3 x

f

t mm

M kNm

N kN

n 2

A cm

x 4

I cm

=> Điều kiện bền thoả

c Ki m tra ổn định tổng th trong mặt phẳng khung:

c e

 Tính chi tiết cho cặp nội lực Mmax  426.76(kNm), Ns max  30.92(kN)

- Độ lệch tâm tương đối

=> Khơng cần kiểm tra điều kiện ổn định

 Tính chi tiết cho cặp nội lực Msmin   270.27(kNm), Nmin   229.26(kN)

- Độ lệch tâm quy đổi: me    m 1.24 9.29 11.52  

Trong đĩ  là hệ số hình dạng tiết diện (bảng D.9 TCXD VN 5575:2012 trang

Trang 28

e

m 11.52;  2.2 →  e 0.11

- Do   2.2 theo bảng 33 TCXD VN 5575:2012 trang 55, ta cĩ:

4 w

w

h

(1.2 0.35 ) E / f (1.2 0.35 2.2) 2 10 / 22, 27 53,04t

định theo điều 7.3.2.1 – TCXD VN 5575-2012 trang 27, kiểm tra ổn định trong

mặt phẳng khung với tiết diện A được thay bởi

→ thỏa điều kiện bền

 Tính tương tự cho các cặp nội lực cịn lại, ta cĩ bản tĩm tắt sau

-270.27 -129.26 106 85883.33 2385.65 9.29 1.24 11.52 28.46 65.52 2.2 0.11 20.05 10.46176.61 43.10 106 85883.33 2385.65 18.21 1.24 22.58 28.46 65.52 2.2 - 20.05 -426.76 30.92 106 85883.33 2385.65 61.33 1.24 76.05 28.46 65.52 2.2 - 20.05 183.47 -117.08 106 85883.33 2385.65 6.96 1.24 8.63 28.46 65.52 2.2 0.14 20.05 7.45

Acm

x 4

Icm

x 4

Wcm

→ Vậy tiết diện I700x10x250x8 thỏa điều kiện ổn định trong mặt phẳng khung.

d Điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung:

c y

 là hệ số lấy theeo điều 7.3.2.1, TCXD VN 5574:2012 trang 34

 Tính tốn chi tiết cho cặp nội lực Mmax  426.76(kNm), Ns max  30.92(kN)

Trang 29

→ thỏa điều kiện

 Tính toán chi tiết cho cặp nội lực Ms min   183.47(kNm), Nmin   49.15(kN)

- Độ lệch tâm tương đối

Trang 30

→ thỏa điều kiện

Tính tương tự cho các cặp nội lực còn lại, ta có bảng kết quả như sau

-270.27 -129.26 106 85883 2385.7 9.29 0.81 0.17 20.05 8.66176.61 43.10 106 85883 2385.7 18.21 0.81 0.06 20.05 7.91426.76 30.92 106 85883 2385.7 61.33 0.81 0.02 20.05 18.25-183.47 -117.08 106 85883 2385.7 6.96 0.81 0.38 20.05 3.56

M

kNm

NkN

n 2

Acm

x 4

Icm

→ Vậy tiết diện I700x10x250x8 thỏa điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung

e Ki m tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng:

- Với 0

f

bt

 

 

  là hệ số xac định theo bảng 35, TCXD VN 5575:2012

0.8    2.2  4, ta có

Trang 31

w

Bản bụng cĩ thể bị mất ổn định khi chịu tải, theo điều 5.6.2.6, TCXD VN

338:2005, ta phải gia cường các sườn cứng ngang, khoảng cách giữa các sườn là

w

(2.5 3)h   (2.5 3)700   (1750 2100)mm 

- Ta bố trí cặp sườn đối xứng, theo điều 7.6.1.1, TCXD VN 5575:2012 trang 48

w s

VII THIẾT KẾ CHI TIẾT LIÊN KẾT:

1 Thiết kế chân cột: (Liên kết chân cột với móng)

Chọn bê tông móng cấp B20 ; thép móng nhóm AII :

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	1,92 MB