Do sức nõng của cầu trục khụng lớn nờn ta chọn phương ỏn cột tiết diệnkhụng đổi, với độ cứng là I 1.. Với đoạn xà dài 5m, độ cứng ở đầu xà và cuối xà là I1 và I2 tương ứng giả thiết độ c
Trang 1THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÉP 2 THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG 1 NHỊP
Đề bài : Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp với các
số liệu như sau:
Nhịp nhà L(m) : 30 m
Bước khung B(m) : 6 m
Sức nâng cần trục Q(T) : 5 T (nhà có 2 cầu trục hoạt động, chế độ làm việc trung bình)
Cao trình từ mặt nền đến đỉnh ray cầu trục H1(m) : 6,9
Độ rốc mái i : 1/15
Vùng gió : IV
Địa hình : B
Chiều dài nhà L1 = 120 m có 1 khe lún và khe nhiệt Mái lợp tôn Ostnam Vật liệu chế tạo là thép CCT34s có f = 21 KN/cm2, fv = 12 KN/cm2, fc = 32 KN/cm2 Que hàn N42, hàn tay Bê tông mác 250 Bulông móng là bulông thường Cho phép không cần kiểm tra chuyển vị ngang, cột ngàm với móng liên kết ngàm với đà ngang
I Xác định kích thước chính của khung ngang.
1 Theo phương đứng.
Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H2 = Hk + bk = 0,87 + 0,3 = 1,17 (m) → Chọn H2 = 1,2 m
Với Hk = 0,87 m - tra catalo cầu trục
Trang 2Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:
H = H1 + H2 + H3 = 6,9 + 1,2 + 0 = 8,1 m Trong đó :
H1 = 6,9 m – cao trình đỉnh ray
H3 = 0 – phần cột chôn dưới cốt mặt nền, coi mặt móng ở cốt ±0,00 Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang :
Ht = H2 + hdct + hr = 1,2 + 0,6 + 0,2 = 2 m
÷
=
10
1 8
1 10
1 8
1
chọn hdct = 0,6 m Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột :
Hd = H – Ht = 8,1 – 2 = 6,1 m
2 Theo phương ngang.
Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a = 0)→ Nhịp của cầu trục là:
m L
L k = −2.λ =30−2.1=28
λ = 1 m - đối với sức trục < 30 T Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng :
H
h 8,1 0,405 0,54
20
1 15
1 20
1 15
=
=
→ Chọn h = 42 cm.
Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung :
) ( 58 , 0 42 , 0
h
z=λ− = − = >zmin =0,18m
3 Sơ đồ tính khung ngang
Trang 3Do sức nõng của cầu trục khụng lớn nờn ta chọn phương ỏn cột tiết diện
khụng đổi, với độ cứng là I 1 Vỡ nhịp khung là 30m nờn chọn phương ỏn xà ngang
cú tiết diện thay đổi hỡnh nờm, dự kiến vị trớ thay đổi tiết diện cỏch đầu xà 5m Với đoạn xà dài 5m, độ cứng ở đầu xà và cuối xà là I1 và I2 tương ứng (giả thiết độ cứng của xà và cột tại chỗ liờn kết xà-cột như nhau) Với đoạn xà dài 10m, độ cứng ở đầu và cuối xà giả thiết bằng I2 (tiết diện khụng đổi) Giả thiết sơ bộ tỷ số
độ cứng I 1 /I 2 = 1,83 (tức là tiết diện của cỏc cấu kiện xà và cột được khai bỏo trong phần mềm SAP2000 chớnh là cỏc tiết diện được chọn ở phần vớ dụ tớnh toỏn) Do nhà cú cầu trục nờn chọn kiểu liờn kết giữa cột khung với múng là ngàm tại mặt múng (cốt ±0,000) Liờn kết giữa cột với xà ngang và liờn kết tại đỉnh xà ngang là
liờn kết ngàm Trục cột khung lấy trựng với trục định vị để đơn giản hoỏ tớnh toỏn
và thiờn về an toàn Sơ đồ tớnh khung ngang như hỡnh vẽ
I1
I1
vị tr í tha y đổi tiết diện xà
II Tải trọng tỏc dụng lờn khung ngang.
1.Tải trọng thường xuyờn (tĩnh tải).
Trang 4Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng của các lớp mái, 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
0,15 KN/m2 Trọng lượng bản thân xà ngang sơ bộ lấy 1 KN/m2 Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang :
m
KN /
042 , 2 1 05 , 1 9978 , 0
6 15 , 0 1 , 1 1 05 , 1 cos
6 15 , 0 1 ,
α
Trọng lượng bản thân của tôn và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là 0,15 KN/m2 Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột :
1,1.0,15.6.8,1 = 8,02 KN Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1 KN/m Quy thành lực tập trung và mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột:
1,05.1.6 = 6,3 KN 6,3.(λ - 0,5.h) = 6,3.(1 – 0,5.0,42) = 4,977 KNm
Trang 52 Hoạt tải mái.
Theo TCVN 2737 – 1995 [3], trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái lợp tôn) là 0,3 KN/m2, hệ số vượt tải là 1,3
Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang:
m
KN /
345 , 2 9978 , 0
6 3 , 0 3 , 1 cos
6 3 , 0 3 , 1
=
= α
ho ¹ t t¶i m¸ i nöa tr ¸ i
ho ¹ t t¶i m¸ i nöa ph¶i
3 Tải trọng gió.
Trang 6Tải 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[3], phân vùng gió IV có
áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 1,55 KN/m2, hệ số vượt tải là 1,2
Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc của mái, các hệ số khí động
có thể xác định theo sơ đồ trong bảng III.3 phụ lục Nội suy ta có:
Ce1 = -0,286; Ce2 = -0,4; Ce3 = -0,5
Tải trọng gió tác dụng lên cột:
Phía đón gió: 1,2.1,55.1.0,8.6 = 8,93 KN/m Phía khuất gió: 1,2.1,55.1.0,5.6 = 5,58 KN/m
Tải trọng gió tác dụng trên mái:
Phía đón gió: 1,2.1,55.1.0,286.6 = 3,192 KN/m Phía khuất gió: 1,2.1,55.1.0,4.6 = 4,464 KN/m
Trang 7g iã tr ¸ i sa ng
g iã ph¶i sa ng
Trang 84 Hoạt tải cầu trục.
Theo bảng II.3 phụ lục, các thông số cầu trục sức nâng 5 tấn như sau:
Nhịp
Lk(m)
Ch.cao
Gabarit
Hk(mm)
Khoảng Cách
Zmin(mm)
Bề rộng Gabarit
Bk(mm)
Bềrộng đáy Kk (mm)
T.lượng cầu trục G(T)
T.lượng
Xe con
Gxe(T)
A.lực
Pmax (KN)
A.lực
Pmin (KN)
Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang, xác định như sau:
a) Áp lực đứng của cầu trục.
Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác định bằng cách dung đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định được các tung độ yi của đường ảnh hưởng, từ đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột:
Đường ảnh hưởng để xác định D max , D min
Trang 9KN y
P n
Dmax = c.γp max.∑ i =0,85.1,1.52,7.2,233=110,03
KN y
P n
Dmin = c.γp min.∑ i =0,85.1,1.26,4.2,233=55,12
Trong đó ∑y i =0,233+1+0,883+0,117=2,233
Các lực Dmax và Dmin thông qua ray và dâm cầu trục sẽ truyền vào vai cột,
do đó sẽ lệch tâm so với trục cột là e=λ−0,5.h=1−0,5.0,42≈0,8m Trị số của các
mô men lệch tâm tương ứng:
Mmax = Dmax.e = 110,03.0,8 = 88,024 KN.m
Mmin = Dmin.e = 55,12.0,8 = 44,096 KN.m
D l ªn c é t tr ¸ i d Lªn c é t ph¶i
Sơ đồ tính khung với tải trọng đứng của cầu trục
b) Lực hãm ngang của cầu trục.
Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục lên ray:
)
( 83 , 2 2
) 95 , 4 2 , 108 (
05 , 0 ) (
05 , 0
0
n
G G
T tc = + xe = + =
Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm (giả thiết cách vai cột 0,9m):
) ( 91 , 5 233 , 2 83 , 2 1 , 1 85 , 0
n
p