THUYẾT MINH KCT2 HIENLINH

THUYẾT MINH KẾT CẤU THÉP laf môn học quan trong trong ngành kỹ thuật xây dựng. Vai trò: là tiền đề cho các môn sau nà. Đây là giai đoạn tài liệu được xử lý về mặt hình thức nhằm giúp cho người đọc ( người dùng tin) tìm kiếm tài liệu theo các dấu hiệu về mặt hình thức. 2. Vị trí: Mô tả hình thức tài liệu hay là mô tả thư mục là một khâu trong công đoạn xử lý tài liệu nó xuất hiện sau công đoạn bổ sung tài liệu, trước lưu trữ và phổ biến thông tin. 3. Định nghĩa: Mô tả hình thức tài liệu là ghi lại một cách ngắn gọn các yếu tố mô tả đặc trưng nhất của tài liệu lên phích hoặc tờ khai ( worksheep) theo một bộ quy tắc nhất định, để giúp bạn đọc khi chưa tiếp xúc được với tài liệu có thể phần nào đó nắm được cơ bạn một phần nội dung và hình thức tài liệu để xác định chính xác tài liệu mà mình cần.

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II1.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1.2 THIẾT KẾ HỆ GIẰNG

1.2.1 Hệ giằng mái

Hệ giằng mái sử dụng khung thép nhẹ được bố trí theo phương ngang của nhà tạihai gian đầu hồi ( hay gần 2 gian đầu hồi), đầu các khối nhiệt độ và một số gian giữa nhàtùy thuộc vào chiều dài nhà, sao cho khoảng cách giữa các giằng bố trí không quá 5 bướccột

Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập.Các thanh giằng giằng chéo này có thể là thép tròn hay cáp thép mạ kẽm có đường kínhkhông nhỏ 12mm( khi sức trục từ 5 tấn trở xuống), thép góc ( khi sức trục lớn) Ngoài ra,cần bố trí các thanh chống dọc bằng thép hình (thường là thép góc) Độ mảnh của thanhchống không dược vượt quá 200

L50X5 L50X5

Ð? ÁN K?T K?T C?U CÔNG TRÌNH THÉPNHÀ CÔNG NGHI?P M? T T?NG M? T NH?P

K?T C?U KHUNG NGANG B?N V?:

250 325

400 475

550

670

45 50

q B/8y 2

q B/32x 2

Hình 2 Hệ giằng cột

Hệ giằng cột thường bố trí 2 lớp:

• Hệ giằng cột trên ( từ mặt dầm hãm đến đầu cột )

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

Hệ giằng cột gồm các thanh giằng chéo được bố trí trong những gian có hệ giằngmái Trường hợp nhà không có cầu trục hoặc sức nâng cầu trục dưới 15 tấn có thể dùngthanh giằng chéo chữ thập bằng thép tròn có đường kính không nhỏ hơn 20mm Nếu sứctrục trên 15 tấn cần dùng thép hình, thường là thép góc Độ mảnh của thanh giằng khôngvượt qua 200

Hình 3 Chi tiết thanh giằng chống xiên liên kết giữa xà ngang và xà gồ

• Mái lợp tôn múi tráng kẽm dày 0,7mm có trọng lượng: g m c =0,074kN m/ 2

Chọn sơ bộ tiết diện xà gồ dạng chữ [ có số hiệu [12 với các thông số của tiết diện nhưsau:

x= cm y= cm g xg = daN m I x = cm

Hoạt tải được xác định theo TCVN 2737:1995 :p m c =0,3kN m/ 2

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên xà gồ:

Theo phương y Theo phương x

Hình 5 Sơ đồ tính và biểu đồ tính momen của xà gồ

c Kiểm tra về cường độ

Mô men uốn theo phương x và y trong xà gồ:

c

M M

Thỏa mãn điều kiện

d Kiểm tra về biến dạng

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

Độ võng của xà gồ được tính như sau:

3 6

 Thỏa điều kiện độ võng

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

Ngoài ra cần kiểm tra xà gồ chịu tải trọng gió bốc Công trình xây dựng tại huyện

An Lão - thành phố Hải Phòng(vùng IV.B), áp lực gió W0=155daN m/ 2 Tải trọng gió

và thành phần q ycủa tĩnh tải mái ngược chiều nhau nên tải trọng gió q gio( theophương y của xà gồ) tác dụng vào xà gồ là:

0,074.0,9

.1,2 0,104.0,9 0,1090,994

Vì q gio tt q t nên cần phải kiểm tra võng cho xà gồ chịu tải trọng gió

Tải trọng gió tiêu chuẩn:

0,9941,145( / )

 Thỏa điều kiện độ võng

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

q = kN m và theo sơ đồ 1 thanh giằng ở giữa tra bảng III.2 phụ lục III

chọn số hiệu thép Z20015 làm tiết diện xà gồ.

1.4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG

Với sức trục Q=8T và nhịp nhà L=24 m ta tra bảng cầu, được những số liệu sau:

 Chiều dài gabarit của cầu trục Hk = 900 mm

• Chiều cao cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:

• Chiều cao cột dưới tính từ mặt móng đến mặt trên vai cột:

3 9,9 2,1 7,8

H = -H H +H = - = m

• Chọn phần chân cột chôn vào cao trình nền H3=600 1000� m

1.4.2 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 I1 Vì nhịp khung L=24m, nên chon phương án có xà ngang tiết diện

thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4,5m Với đoạn xà

4,5m ( tiết diện thay đổi), độ cứng đầu xà và cuối xà là I1và Với đoạn xà 7,5m( tiết

diện không đổi) dộ cứng là I2

Giả thiết sơ bộ I1/I2=2,8 Do nhà có cầu trục nên chọn kiêu lien kết cột với móng

là liên kết ngàm tại mặt móng cốt �0.000 Chiều dài dầm vai cột chọn sơ bộ là:

1 0,5 0,75 0,5.0,53 0,485

Chọn L dv=0,5m

Liên kết giữa cột và xà ngang và liên kết đỉnh xà ngang là cứng Trục cột khung lấy

trùng với trục định vị để đơn giản hóa về tính toán và thiên về an toàn

Hình 6 Sơ đô tính khung ngang

1.5 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

1.5.1 Tải trọng thường xuyên

Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng các tấmmái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầutrục

• Để đơn giản việc tính toán, trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp xà gồ và

xà gồ mái lấy 0,15 kN/m2 , hệ số vượt tải ng=1,1

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: NGÔ DUY TIẾN

9,148 kN 6,16 kN

Hình 7 Sơ đồ tính khung với tĩnh tải

1.5.2 Hoạt tải mái

Theo TCVN 2737:1995, trị số hoạt tải sửa chữa hoặc thi công mái phụ thuộc vàotừng loại mái Với mái lợp vật liệu nhẹ như: tôn, fibroximang… trị số tiêu chuẩn của hoạttải mái p m c =0,3kN m/ 2, hệ số độ tin cậy tương ứng g = p 1,3

6,16 kN

2,197 kN/m

Hình 8 Sơ dồ tính khung với hoạt tải mái

1.5.3 Hoạt tải cầu trục

Hoạt tải cầu trục tác dung lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm

ngang của cầu trục Các loại tải trọng này thông qua bánh xe cầu trục truyền xuống vai

cột Các thông số sức nâng 8T như sau:

Zmin(mm)

Bề rộnggabarit

Bk(mm)

Bề rộngđáy Kk(mm)

Trọnglượngcầu trụcG(T)

Trọnglượng

xe con

Gxc(T)

Áp lực

Pmax(kN)

Áp lực

Pmin(kN)

a Áp lực đứng cầu trục

Áp lực đứng Dmax, Dmin của cầu trục truyền qua dầm cầu trục thành tải trọng tập

trung đặt tại vai cột Trị số của Dmax, Dmin có thể xác định bằng đường ảnh hưởng của phản

lực gối tựa dầm cầu trục khi các bánh xe dầm cầu cầu trục di chuyển đến vị trí bất lợi

nhất Với khung 1 nhịp, nhà có 2 cầu trục hoạt động, cần xét đến tải trọng của 2 cầu trục

đặt sát nhau

0,85.1,1.59.2,626 144,863( ) 0,85.1,1.18,6.2,626 45,669( )

1750 3200 650 3200 2400

5600 5600

Hình 9 Sơ đồ xác định đường ảnh hưởng

b D max tác dụng lên cột phải

Hình 10 Sơ dồ tính khung với áp lực cầu trục

e Lực hãm ngang của cầu trục

Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục trên ray:

' 1

0,5 .( ) 0,5.0,1.(80 5,9).2

2,146( )4

Lực hãm ngang T của cầu trục tác dụng vào cột khung thông qua dầm hãm( giả

thiết cách vai cột 0,7m) xác định theo công thức:

1

b T max tác dụng lên cột phải

Hình 11 Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cẩu trục

1.5.4 Tải trọng gió

Chiều cao đỉnh mái Hdm được xác định như sau:

249,9 0,11 11,22( )

a Gió theo phương ngang nhà

0.8

e

c 

6,289,90,41324

9,9 0,413 0,5 24

• Hệ số khí động trên mặt tường đón gió: ce=0,8

• Hệ số khí động trên mặt đón gió: ce1= -0,433( gió hút ra)

• Hệ số khí động trên mặt khuất gió: ce2= -0,4( gió hút ra)

• Hệ số khí động trên mặt tường khuất gió: ce3= -0,5(gió hút ra)

Tải trọng phân bố lên khung được xác định như sau:

Z(m)

Hệ số k Hệ số c Tải trọng

tính toánkN/m

b Gió phải

Hình 12 Sơ đồ tính khung với tải trọng gió ngang nhà

c Gió theo phương dọc nhà

Hệ số khí động trong trường hợp này như sau:

• Hệ số khí động trên mặt tường dọc nhà: ce4=-0,4( gió hút ra)

• Hệ số khí động trên mặt mái: ce5=-0,7( gió hút ra)

Tải trọng gió theo phương dọc nhà được xác định như sau:

Trong đó:

Cầu trục chế độ làm việc trung bình, móc mềm: a = H 1

Hệ số k được xác định trong bảng 5 TCVN 2737:1995

7,444 kN/m 7,444 kN/m

Hình 13 Sơ đồ tính khung với tải trọng gió dọc nhà

1.6 XÁC ĐỊNH VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC

1.6.1 Chọn sơ bộ tiết diện cột và xà ngang

a Tiết diện cột và tiết diện đầu xà thay đổi tiết diện

Vì sức trục Q= 8T < 30T nên coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a=0)

• Khoảng cách từ trục định vị đến ray cầu trục:

Với Q=8T tra bảng catolo được L k =22,5m

• Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng:

• Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng

b Tiết diện cuối xà thay đổi tiết diện và tiết diện xà không đổi tiết diện

• Momen quán tính đối với trục x của tiết diện cột:

2 2

Hình 15 Tiết diện cuối xà thay đổi tiết diện và tiết diện xà không thay đổi tiết diện

c Chọn tiết diện vai cột

• Chiều rộng bản cánh dầm vai: b=25cm

• Chiều dày bản cánh dầm vai: tf=1,5cm

• Chiều dày bản bụng dầm vai tw được xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ

do phản lực dầm cầu trục trền vào, theo công thức:

max w

144,863 6,16

0,327( 2 ) (20 2.1).21.1

• Chiều cao của bản bụng dầm vai w1

• Chiều cao của bản bụng dầm vai tại vị trí này được tính như sau:

0 w2dv w1dv 35 22 20 26,99( )

h h ztg   �tg  cm chọn hw2dv 29(cm)

Tiết diện dầm vai Tiết diện tại vị trí trọng tâm dầm cầu trục

Hình 16 Tiết diện dầm vai

1.6.2 Xác định nội lực

Nội lực khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần mềmSAP2000 Trọng lượng bản thân kết cấu khung ngang được khai báo trông SAP Kết quảtính toán được thể hiện dưới dạng biểu đồ và bảng thống kê nội lực Dấu của nội lực lấytheo quy định chung của sức bền vật liệu

• Với cột khung: cần xác định nội lực tại các tiết diện đỉnh cột, chân cột vàvai cột(trường hợp không có dầm vai cột đỡ cầu trục thì xác định tại tiếtdiện 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 xácđịnh nội lực ở cả tiết diện hai đầu và chổ thay đổi tiết diện

Bảng nội lực sap

TABLE: Element Forces - Frames Fram

e Station OutputCase CaseType P V2 M3

TABLE: Element Forces - Frames Fram

e Station OutputCase CaseType P V2 M3

TABLE: Element Forces - Frames Fram

e Station OutputCase CaseType P V2 M3

TABLE: Element Forces - Frames Fram

e Station OutputCase CaseType P V2 M3

TABLE: Element Forces - Frames Fram

e Station OutputCase CaseType P V2 M3

TABLE: Element Forces - Frames Fram

e Station OutputCase CaseType P V2 M3

TABLE: Element Forces - Frames Fram

e Station OutputCase CaseType P V2 M3

TABLE: Element Forces - Frames Fram

e Station OutputCase CaseType P V2 M3

1.6.3 Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh cột

Chuyển vị ngang ở đỉnh cột khung nhà công nghiệp 1 tầng  x gây ra bởi tổ hợp

tĩnh tải và tải trọng gió tiêu chuẩn :

3,3310300

số nguyên 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 đứngDmax và Dmin.Ngược lại, có thể kể nội lực do áp lực đứng Dmax và Dmin

mà không cần cần kể nội 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 đến phía 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 n c  ).1+ 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 hợp0,9

Mặt cắt

Nội lực

CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG TT

HT MAI TRAI

HT MAI PHAI

HT CA MAI

M -15.04 8.20 -16.81 -8.61 55.23 -22.49 27.31 9.81 -4.80 ±3,73 ±3,39

N -31.71 -9.16 -8.52 -17.67 32.99 31.97 76.84 -5.82 -6.04 ±1,8 ±1,90

V -26.21 -9.84 -5.02 -14.86 35.86 24.35 47.96 1.66 -0.26 ±0,68 ±0,24 Xà

đổi

9 Cuốixà

7.5 508 7

M 72.96 20.29 21.08 41.37 -84.25 -85.10 -122.59 -2.73 -2.85 ±1,45 ±1,51

N -28.32 -7.24 -8.52 -15.75 32.99 31.97 76.84 -5.82 -6.04 ±1,8 ±1,90

V 2.90 6.64 -5.02 1.62 1.09 -7.77 -8.25 1.66 -0.26 ±0,68 ±0,24

Cấu kiện Mặt cắt Nội Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2

lực M max , N tư M min , N tư N max , M tư M max , N tư M min , N tư N max , M tư

1.7 THIẾT KẾ CỘT

1.7.1 Xác định chiều dài tính toán

Theo tiêu chuẩn 5575-2012, với khung một nhịp liên kết cột với xà ngang làngàm, liên kết cột với móng là ngàm hệ số  xác định như sau :

Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung l lấy bằng y

khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà (giằngcột, dầm cầu trục…) Giả thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ [ tại cao trình+4.000, khoảng giữa pần cột tính từ mặt móng đến dầm hãm, nên l y 4m.

1.7.2 Kiểm tra tiết diện

Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nôi lực tại tiết diện dưới vai để kiểm tra tiết diệncột như sau :

220,51219,6551,15

Xác định dăc trưng hình học tiết diện cột :

50.1 2.25.1,5 125

3

21.50 25.1,5

21,94(cm)125

x x

I i

y y

59,8321,94

x x x

l i

<  120

71,565,59

y y y

l i

1.7.3 Kiểm tra bền cho cột

Xác định độ lệch tâm tương đối mx :

2220,51.10 125

m e m x 1,306.5,693 7,435 20  �Không cần kiểm tra bền

1.7.4 Kiểm tra ổn định tổng thể cho cột

Ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng uốn (trục x) được kiểm tra :

• Với x 1,892 ; m e 7,435 ; nội suy ta được e 0,165

� Thõa mãn điều kiện ổn định tổng thể cho cột.

Ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng uốn (trục y)được kiểm tra :

• Cặp nội lực để tính toán cột là tại tiết diện dưới vai cột được tổ hợp từ cáctrường hợp tải trọng 1,4,8,10 Mômen uốn tại tiết diện chân cột tương ứng :

*178,43

21

E f

1.7.5 Kiểm tra ổn định cục bộ cho cột

Ổn định cục bộ của bản cánh cột được kiểm tra theo công thức :

• Tiết diện cột có dạng chữ I và x 1,892 nên độ mảnh giới hạn của bảncánh cột được xác định theo công thức sau :

42,1.10

21

of

x f

of f

b t

Ổn định cục bộ của bản bụng cột được kiểm tra theo công thức :

• Khả năng chịu lực của cột được quyết định bởi điều kiện ổn định tổng thểtỏng mặt phẳng uốn (x y),x 1,898 ; m x 5,693 1 nên độ mảnhgiới hạn của bản bụng được xác định theo công thức sau :

4 w

50501

h

21

h E

� không cần đặt sườn gia cường cho cột.

1.7.6 Kiểm tra với các cặp nội lực khác

1,4,8,10

4,31 1,362 5,584

Khôngcầnkiểm bền

0,207 8,814 Thỏa

M=178,43N=-228,07V=-51,15

0,193 3,556 Thỏa

M=-179,15N=-85,80V=-44,30

Đỉnh

cột

M=-272,17N=-83,53

1.8 THIẾT KẾ XÀ NGANG

1.8.1 Đoạn xà thay đổi tiết diện

Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nôi lực tại tiết diện đầu xà để kiểm tra tiết diện

xà ngang như sau :

272,1783,5344,30

Xác định các đặc trưng hình học tại tiết diện đầu xà thay đổi :

50.1 2.25.1,5 125

3

21.50 25.1,5

a Kiểm tra bền cho xà thay đổi

Xác định độ lệch tâm tương đối m x

2272,17.10 125

N

<20 Xác định hệ số  :

w

25.1,5

0,751.50

2 1

w

44,30.965,63

0,711(kN/ cm )60160,42.1

f x

4 w

1.8.2 Đoạn xà không thay đổi tiết diện

Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nôi lực tại tiết diện cuối xà để kiểm tra tiết diện

xà ngang không thay đổi diện như sau :

114,3344,074,52

Xác định các đặc trưng hình học tại tiết diện đầu xà thay đổi :

33.1 2.25.1,5 108

2 3

32

f

25313,06

15,309(cm)108

x x

I i

A

2

13,127.10

85,74715,309

x x x

l i

a Kiểm tra bền cho xà thay đổi

Xác định độ lệch tâm tương đối m x

2114,33.10 108

N

< 20 Xác định hệ số  :

w

25.1,5

1,1361.33

2 1

w

4,53.646,88

0,116(kN/ cm )25313,06.1

f x

b Kiểm tra bền cho xà thay đổi

Do tiết diện xà không thay đổi tiết diện đã chọn kích thước nhỏ hơn đoạn xà thayđổi tiết diện nên không cần kiểm tra ổn định cục bộ bản cách và bản bụng của xà

1.9 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

1.9.1 Vai cột

a Kiểm tra bền cho tiết diện tại vị trí ngàm với cột

Mômen uốn và lực cắt tại chổ tiết diện liên kết côngxôn vai cột với bản cánh cột :

dv x

dv f

Kiểm tra ứng suất tương đương tại chổ ngàm với bản cánh cột :

2 1

w

151,023.684,38

4,639(kN/ cm )27852,08.0,8

f x

Theo cấu tạo chọn đường hàn liên kết dầm vai vào cột: h f 0.6cm

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

• Phía trên cánh (2 đường hàn): lw 25 1 24  cm

• Phía dưới cánh (4 đường hàn): lw 0,5 25 0,8    1 11,1 cm

• Phía trên bụng (2 đường hàn): lw 35 1 34  cm

Từ đó, xác định được các tiết diện và mômen chống uốn của các đường hàn trongliên kết (coi lực cắt chỉ do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu):