Thiết kế thi công nhà máy chế biến hải sản khô biển đông

Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp của mình, em đã cố gắng để trình bày toàn bộ các công việc thiết kế và thi công công trình sử dụng kết cấu thép: “NHÀ MÁY CHẾ BIẾN HẢI SẢN KHÔ BIỂN ĐÔNG”..

M ỤC LỤC

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẦN I: KIẾN TRÚC CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 2

1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH 2

1.2 QUY MÔ CÔNG TRÌNH 2

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 3

PHẦN II: KẾT CẤU 4

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH 4

1 PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 4

2 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 4

2.1 Số liệu thiết kế phần khung thép: 4

2.2 Số liệu thiết kế phần móng: 4

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ KHUNG THÉP CHO CÔNG TRÌNH 6

1 LỰA CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO CÔNG TRÌNH 6

2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ KHUNG 7

2.1 Kích thước theo phương đứng 8

2.2 Kích thước theo phương ngang 9

2.2.1 Tiết diện cột: 9

2.2.2 Tiết diện xà mái: 9

2.2.3 Tiết diện vai cột: 10

2.2.4 Tiết diện của trời 11

2.3 Hệ giằng 11

2.4 Xà gồ 12

2.4.1 Thiết kế xà gồ mái: 12

2.4.2 Thiết kế xà gồ tường: 17

3.1.2 Tải trọng trọng kết cấu bao che phần thân: 22

3.1.3 Tải trọng của dầm cầu trục: 23

3.1.4 Trọng lượng bản thân của dầm giằng hãm: 23

3.3 Tải trọng gió 24

3.3.1 Trường hợp gió thổi ngang nhà: 25

3.3.2 Trường hợp gió thổi dọc nhà: 26

3.4 Hoạt tải cầu trục 27

3.4.1 Áp lực đứng: 27

3.4.2 Áp lực ngang (lực hãm ngang) 28

4 TÍNH NỘI LỰC KHUNG 29

4.1 Mô hình hóa kết cấu khung trong phần mềm sap2000 29

4.1.1 Sơ đồ kết cấu: 29

4.2 Nội lực và tổ hợp nội lực 41

4.2.1 Nội lực: 41

4.2.2 Tổ hợp nội lực: 41

5 KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT, XÀ 47

5.1 Kiểm tra tiết diện cột 47

5.1.1 Cột dưới (đoạn cột 10m): 47

5.1.2 Cột trên (đoạn cột 2m): 52

5.2 Kiểm tra tiết diện xà 56

5.2.1 Kiểm tra tiết diện tại nách khung: 56

5.3 Kiểm tra chuyển vị ngang tại cao trình đỉnh cột 63

6 TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT 67

6.1 Chân cột ngàm với móng 67

6.1.1 Tính bản đế: 67

6.1.2 Tính sườn: 69

6.1.3 Tính bulông: 69

6.2 Tính vai cột 70

6.3 Chi tiết liên kết xà với cột: 73

6.3.1 Tính toán bu lông liên kết 73

6.3.2 Tính toán mặt bích: 75

6.4 Mối nối đỉnh xà 75

6.4.1 Tính toán bu lông liên kết: 75

6.4.2 Tính toán mặt bích: 77

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ MÓNG CHO CÔNG TRÌNH 78

1 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN 78

1.1 Địa chất công trình 78

1.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 82

2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG 82

2.1 Đánh giá kết quả khảo sát địa chất 82

2.2 Lựa chọn phương án móng 82

3 TÍNH TOÁN MÓNG, GIẰNG MÓNG 83

3.1 Vật liệu móng, giằng móng 83

3.1.1 Bê tông: 83

3.1.2 Thép: 83

3.2 Chọn sơ bộ kích thước móng 83

3.3 Xác định sức chịu tải của cọc 83

3.3.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: 84

3.3.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền: 84

3.3.3 Theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT: 85

3.3.4 Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT theo công thức Meyerhof: 86

3.3.5 Kết luận: 86

3.4 Kiểm tra cọc trong quá trình sử dụng 86

3.4.1 Khi vận chuyển cọc: 86

3.4.2 Trường hợp treo cọc lên giá: 87

3.4.3 Tính toán cốt thép làm móc cẩu: 87

3.5 Tính toán số lượng cọc trong đài 88

3.6 Tính toán kích thước đài, giằng móng 89

3.7 Kiểm tra tổng thể kết cấu móng 89

3.7.1 Kiểm tra phản lực đầu các cọc trong công trình: 89

3.7.2 Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng của đài 90

3.7.3 Kiểm tra áp lực dưới đáy móng theo khối quy ước: 91

3.7.4 Kiểm tra lún cho móng cọc: 94

3.8 Tính toán cốt thép đài giằng móng 94

3.8.1 Đài móng: 94

3.8.2 Giằng móng: 95

PHẦN III: THI CÔNG 96

CHƯƠNG 6: THI CÔNG 97

MÓNGVÀ LẮP DỰNG NHÀ MÁY 97

1 Tổng quan: 97

1.1 Tổng quan về điều kiện thi công 97

1.2 Tổng quan về phương án thi công 98

1.2.1 Tổng quan về phương án thi công phần móng: 98

1.2.2 Tổng quan về phương án thi công lắp dựng phần thân: 99

2 Thi công phần móng 100

2.1 Công tác giải phóng mặt bằng 100

2.2 Thi công ép cọc 100

2.2.1 Chọn máy ép cọc: 100

2.2.2 Tính toán cẩu để phục vụ việc thi công ép cọc: 102

2.2.3 Thi công cọc: 103

2.3 Công tác dào đất 107

2.3.1 Tính toán tổng thể tích đất đào móng: 107

2.3.2 Lựa chọn máy thi công đào đất: 108

2.3.3 Lựa chọn xe chuyên chở đất: 110

2.4 Thi công cốp pha đài, giằng móng: 111

2.4.1 Công tác phá đầu cọc: 111

2.4.2 Đổ bê tông lót đài,giằng móng: 111

2.4.3 Lựa chọn cốp pha: 111

2.4.4 Tính cốp pha cho móng, giằng móng: 112

2.4.5 Lắp dựng dựng cốp pha (ván khuôn) đài,giằng móng: 113

2.5 Thi công bê tông, cốt thép đài, giằng móng: 113

2.5.1 Lắp dựng cốt thép đài giằng: 113

2.5.2 Đổ bê tông đài giằng: 113

3 Thi công lắp dựng phần thân nhà máy 114

3.1 Tính toán trọng lượng cấu kiện: 114

3.2 Tính toán chọn cần trục và dây cáp: 115

3.2.1 Chọn cáp nâng 115

3.2.2 Chọn cầu trục: 115

3.3 Biện pháp thi công lắp dựng: 117

3.3.1 Công tác chuẩn bị: 117

3.3.2 Triển khai thi công: 118

3.4 Lợp tôn: 124

3.4.1 Biện pháp khoan thủng bắn vít tôn: 124

3.4.2 Biện pháp lợp tôn: 124

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH M ỤC CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Thông số tấm tôn lợp 7

Bảng 4.2: Kích thước xà gồ Z 14

Bảng 4.3: Đặc trưng tiết diện xà gồ Z 14

Bảng 4.4: Kích thước xà gồ C 19

Bảng 4.5: Đặc trưng hình học tiết diện xà gồ C 19

Bảng 4.6: Tĩnh tải tác dụng vào khung 24

Bảng 4.7: Hoạt tải sửa chữa mái 24

Bảng 4.8: Hệ số k theo chiều cao công trình 26

Bảng 4.9:Tải trọng gió theo phương ngang nhà 26

Bảng 4.10: Tải trọng gió theo phương dọc nhà 27

Bảng 4.11: Áp lực đứng của cầu trục lên vai cột 28

Bảng 4.12: Lực hãm ngang 29

Bảng 4.13: Thống kê nội lực khung (đơn vị kN, kNm) 43

Bảng 4.14: Tổ hợp nội lực khung (đơn vị kN, kNm) 45

Bảng 4.15: Kích thước hình học tiết diện cột dưới 47

Bảng 4.16: Hệ số µtheo GT 48

Bảng 4.17: Đặc trưng hình học tiết diện cột dưới 49

Bảng 4.18: Kích thước hình học tiết diện cột trên 52

Bảng 4.19: Đặc trưng hình học tiết diện cột trên 53

Bảng 4.20: Kích thước hình học tiết diện xà tại nách khung 57

Bảng 4.21: Đặc trưng hình học tiết diện xà tại nách khung 58

Bảng 4.22: Kích thước hình học tiết diện xà không đổi 59

Bảng 4.23: Đặc trưng hình học tiết diện xà không đổi 60

Bảng 4.24: Kích thước hình học tiết diện xà tại đỉnh khung 61

Bảng 4.25: Đặc trưng hình học tiết diện xà tại đỉnh khung 62

Bảng 5.1 Kết quả thăm dò và xử lý địa chất 78

Bảng 5.2 Các chỉ tiêu cơ lí của đất 79

Bảng 5.4: Kết quả lực ma sát trung bình các lớp đất 85

Bảng 5.5: Tải trọng tác dụng lên cọc 90

Bảng 6.1: Thông số máy ép cọc Robot (60T) 101

Bảng 6.2: Thời gian tác dụng các cấp tải trọng 104

Bảng 6.3: Độ dốc hố móng phụ thuộc theo độ cao 107

Bảng 6.3: Thông số kỹ thuật cầu trục (cần cẩu) 117

DANH M ỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Tấm tôn lợp 6

Hình 2: Sơ đồ khung ngang 8

Hình 3: Sơ đồ hệ giằng cột 12

Hình 4: Sơ đồ hệ giằng mái 12

Hình 5: Xà gồ dạng tiết diện Z 12

Hình 6: Sơ đồ tính xà gồ mái 15

Hình 7: Xà gồ tiết diện chữ C 18

Hình 8: Sơ đồ tính xà gồ tường 19

Hình 9: Mặt bằng khung chịu gió 25

Hình 10: Sơ đồ tra hệ số khí động Cetrường hợp gió thổi ngang nhà 25

Hình 11: Sơ đồ tra hệ số khí động Cetrường hợp gió thổi dọc nhà 27

Hình 11: Đường ảnh hưởng phản lực gối 28

Hình 12:Sơ đồ khung ngang 30

Hình 13:Sơ đồ tiết diện khung 31

Hình 14:Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung (daN, daN/m) 32

Hình 15: Sơ đồ hoạt tải mái(daN/m) 33

Hình 16: Áp lực lớn nhất của cầu trục tác dụng lên cột trái(daN) 34

Hình 17: Áp lực lớn nhất của cầu trục tác dụng lên cột phải(daN) 35

Hình 18: Lực hãm ngang của cầu trục tác dụng lên cột trái(daN) 36

Hình 19: Lực hãm ngang cầu trục tác dụng lên cột phải(daN) 37

Hình 20: Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung(daN/m) 38

Hình 21: Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung(daN/m) 39

Hình 22: Sơ đồ gió dọc nhà tác dụng vào khung(daN/m) 40

Hình 22: Tiết diện cột dưới (đơn vị mm) 47

Hình 23: Tiết diện cột dưới (đơn vị mm) 52

Hình 24: Tiết diện xà 56

Hình 25: Tiết diện xà không đổi 59

Hình 26: Tiết diện xà đỉnh khung 61

Hình 27: Sơ đồ chuyển vị do tĩnh tải và tải trọng gió (m) 64

Hình 28: Sơ đồ chuyển vị do tĩnh tải và tải trọng cầu trục (m) 64

Hình 29: Sơ đồ chuyển vị do tĩnh tải, tải trọng gió và tải trọng cầu trục (m) 65

Hình 30: Sơ đồ chuyển vị do tĩnh tải và tải trọng gió (m) 65

Hình 31: Sơ đồ chuyển vị do tĩnh tải và tải trọng cầu trục (m) 66

Hình 32: Sơ đồ chuyển vị do tĩnh tải, tải trọng gió và tải trọng cầu trục (m) 66

Hình 33: Chi tiết chân cột 67

Hình 34: Cấu tạo vai cột 71

Hình 35: Bố trí bu lông trong liên kết cột với xà ngang 73

Hình 36: Bố trí bu lông trong liên kết đỉnh xà 76

Hình 37: Lớp cắt địa chất điển hình 81

Hình 38: Biểu đồ mômen khi vận chuyển 87

Hình 39: Biểu đồ mômen khi cẩu lắp 87

Hình 40: Lực kéo tác dụng lên móc cẩu 88

Hình 41: Bố trí cọc dưới đài 89

Hình 42: Cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp 91

Hình 43: Sơ đồ tính đáy khối móng quy ước 92

Hình 44: Sơ đồ tính thép đài móng 94

Hình 45: Cấu tạo máy ép cọc Robot 99

Hình 46: Hình chiếu của máy ép cọc Robot 101

Hình 47: Cần trục phục vụ thi công 103

Hình 48: Hình dạng hố đào móng 107

Hình 49: Máy gầu nghịch 109

Hình 50: Cẩu trục Kato lắp dựng thân nhà máy 117

L ỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngành xây dựng cơ bản đóng một vai trò hết sức quan trọng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nhiều ngành khoa học và công nghệ

Ngành xây dựng cơ bản đã có những bước tiến đáng kể Để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của xã hội, chúng ta cần có nguồn nhân lực trẻ là các kỹ sư xây

dựng có đủ phẩm chất và năng lực, tinh thần cống hiến để tiếp bước các thế hệ đi trước, xây dựng đất nước ngày càng văn minh hiện đại hơn

Sau gần 5 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Lâm Nghiệp, đồ án tốt nghiệp lần này là một dấu mốc quan trọng đánh dấu việc sinh viên hoàn thành nhiệm

vụ học tập của mình trên ghế giảng đường Đại học Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp

của mình, em đã cố gắng để trình bày toàn bộ các công việc thiết kế và thi công công trình sử dụng kết cấu thép: “NHÀ MÁY CHẾ BIẾN HẢI SẢN KHÔ BIỂN ĐÔNG”

Nội dung của đồ án gồm 3 phần:

- Phần I: Kiến trúc công trình

- Phần II: Kêtd cấu công trình

- Phần III: Thi công và lắp dựng công trình

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy cô khoa cơ điện và công trình đã

tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho em cũng như các bạn sinh viên khác trong suốt các năm học qua Đặc biệt là sự giúp đỡ, hướng dẫn của Th.s Trần Việt Hồng và

thầy Dương Mạnh Hùng – bộ môn Kỹ thuật xây dựng công trình trong quá trình em làm đồ án

Do thời gian và khả năng còn hạn chế, đồ án tốt nghiệp của em không thể tránh

khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô cũng như các bạn

để có thể thiết kế các công trình sau hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2017

Sinh viên th ực hiện:

Hoàng Thành

PH ẦN I: KIẾN TRÚC CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH

Tên công trình: Nhà máy chế biến hải sản khô Biển Đông

Địa chỉ: xóm 1 – xã Hải Nam – huyện Hải Hậu – tỉnh Nam Định

Nam Định là vùng đất có diện tích 1652,6(km2), với dân số là 1839900 người (năm 2014) Phía đông bắc giáp với thái bình, phía tây giáp với Ninh Bình, phía tây bắc giáp Hà Nam, phía đông nam giáp với Biển Đông

Vùng đồng bằng ven biển của tỉnh Nam Định bao gồm các huyện: Giao

Thủy, Hải Hậu và Nghĩa Hưng Với chiều dài đường bờ biển là 72km, có điều kiện thuận lợi cho việc chăn nuôi và đánh bắt hải sản Sản lượng nuôi trồng và đáng bắt hải

sản của khu vực này đạt gần 11000 (tấn/năm)

Để đáp ứng nhu cầu chế biến hải sản sau khai thác của khu vực 3 huyện Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng theo hướng hiện đại hóa và công nghiệp hóa thì Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Nam Định cùng với công ty cổ phần Thương

mại và Đầu tư Biển Đông đưa ra quyết định thành lập khu công nghiệp chế biến thủy hải sản Biển Đông tại xã Hải Nam, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định

Nhà máy chế biến hải sản khô Biển Đông nằm trong khu công nghiệp chế

biến thủy hải sản Biển Đông Có diện tích khoảng 5400 (m2), giải quyết việc làm với thu nhập trên 5000000(VNĐ/tháng) cho 60 công nhân địa phương

1.2 QUY MÔ CÔNG TRÌNH

Diện tích tổng mặt bằng:

- Chiều dài: 85(m)

- Chiều rộng: 40(m)

Diện tích nhà máy thiết kế:

- Chiều dài: 72,7(m)

- Chiều rộng: 30 (m)

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

Nhà máy chế biến hải sản khô Biển Đông có kết cấu chịu lực là hệ khung thép tiền

chế được liên kết với hệ móng đơn bằng các bu lông neo

Toàn bộ nhà máy được lợp tôn bao quanh từ cao độ +3m đến mái Từ cao độ 0,00 đến +3m bao quanh nhà máy là tường gạch dày 250mm Ngoài ra để đảm bảo yêu cầu

về lấy ánh sáng, nhà máy có thêm tấm lấy sáng tường composite 1,5mm và cửa nhôm kính 1200x2400mm (nằm ở phía tường gạch) được bố trí quanh nhà máy, nằm giữa các bước cột

Mái của nhà máy được lợp tônlượn sóng chống nóng với độ dốc i = 15% và có lắp thêm các tấm lấy sáng (có chiều dài bằng một bước xà gồ) nằm giữa các bước khung Phía trên mái có hệ thống cửa trời thông gió với chiều dài từ khung thứ hai đến khung thứ 10, được lợp bằng tôn chống nóng Ngoài ra còn có các cửa chớp tôn 1400x2400mm nằm phía trên tấm lấy sáng tường để đảm bảo yêu cầu thông gió cho nhà máy

Nhà máy có ba cửa đi, mỗi cửa có kích thước 5000x5000mm, được thiết kế là đẩy hai cánh Hai cửa đi được bố trí phía trục 1, một cửa được bố trí ở trục E của nhà máy

Nền nhà máy được đổ bằng bê tông cốt thép M200, đánh dốc về rãnh thu nước thải công nghiệp

Dọc chiều dài nhà có lắp thêm các máng thoắt nước mưa bằng tôn mạ màu dày 0.45mm Và bố trí các ống thoát nước mái bằng nhựa PVC class 1 cách đều nhau

nhằm dẫn nước từ mái xuống mặt đất

PH ẦN II: KẾT CẤU CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

1 PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

Công trình nhà máy có cầu trục 5 tấn, có khẩu độ 30m, bước cột là B=7,2m Vì

thế tính toán khung cho nhà thép có cầu trục

Hình dáng của cột và hệ kèo (gồm 2 bán kèo liên kết với nhau bằng hệ bu lông) thay đổi theo biểu đồ mômen để khung làm việc hợp lý nhất đồng thời làm giảm vật liệu thép cho khung

Khung thép được thiết kế dựa theo TCVN 5575-2012 và được liên kết với phần móng công trình bằng hệ bu lông Phần móng công trình được thiết kế dựa trên số liệu khảo sát địa chất của Công ty cổ phần DINACO thực hiện và TCVN 9362-2012

+ Dạng địa hình xây dựng công trình: B

- Vật liệu: Thép CCT34; hàn tự động, que hàn N46 (d = 3÷5mm) hoặc tương đương Bê tông móng cấp độ bền B20

- Kết cấu bao che: Tường xây gạch cao 3m ở phía dưới, quây tôn ở phía trên

2.2 Số liệu thiết kế phần móng:

Theo kết quả khảo sát cho thấy nền đất ở đây có thể chia làm 4 lớp đất:

- Lớp 1: Lớp đất canh tác là đất sét pha, sét màu nâu gụ, dẻo mềm, dẻo chảy…

- Lớp 2: Lớp đất sét pha màu xám, xám nâu, xám gụ xen kẹp mạch cát pha

Trạng thái dẻo chảy

- Lớp 3: Lớp đất cát pha màu xám, xám đen xen kẹp sét pha Trạng thái dẻo

- Lớp 4: Lớp đất sét pha màu xám, xám nâu, xám gụ xen kẹp mạch cát pha

Trạng thái dẻo chảy

CHƯƠNG 4:

THI ẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ KHUNG THÉP CHO CÔNG TRÌNH

1 LỰA CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO CÔNG TRÌNH

- Vật liệu khung: Thép CCT34; hàn tự động, que hàn N46 (d = 3÷5mm) hoặc tương đương Bê tông móng cấp độ bền B20

- Tôn lợp:

+ Sử dụng tấm lợp Austnam AC11 vuông 11 sóng

+ Trọng lượng bản thân tấm tôn lợp: gmt = 4,25(daN/m2)

Hình 1: T ấm tôn lợp

B ảng 4.1: Thông số tấm tôn lợp STT Tiêu chuẩn kỹ thuật Tấm lợp Austnam AC11;sóng vuông đều;

cao sóng 18,5mm

Al 55% +Zn 43,5% & 1,5%Silicone

25µm,lớp sơn mặt dưới Polyester (PE) dày 10µm

6 Chiều dầy tấm lợp sau

10

Dung sai chiều dài tấm

Xanh ghi (mầu thông dụng)

Gạch xây:

+ Sử dụng gạch đất sét nung hai lỗ tròn dọc

+ Kích thước 220x105x60 mm

2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ KHUNG

Khung gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I Cột có tiết diện thay đổi liên kết ngàm với móng, liên kết cứng với xà Theo yêu cầu cấu tạo thoắt nước, chọn xà ngang

có độ dốc i = 15% Do tính chất làm việc của khung ngang chịu tải trọng bản thân và tải trọng gió là chủ yếu, nên thông thường nội lực trong xà ngang ở vị trí nách khung

thường lớn hơn nhiều nội lực tại vị trí giữa nhịp Cấu tạo xà ngang có tiết diện thay đổi, khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột một đoạn (0,35 0,4) chiều dài nửa xà

Cửa mái chạy dọc suốt chiều dài nhà, mang tính chất thông gió, sơ bộ chọn chiều cao cửa mái là Hctr = 1,5m và chiều rộng cửa mái là Lctr = 2m

Hình 2: Sơ đồ khung ngang 2.1 Kích thước theo phương đứng

- Chiều cao cột dưới: Hcd

Hcd = 10 (m)

- Chiều cao cột trên: Hct

Hct= (hdct + hr) + K1 + 0,5

Trong đó:+ K1 = 0,87 m là khoảng cách từ đỉnh ray đến điểm cao nhất của xe

con Giá trị này được tra trong catalo cầu trục (loại cầu trục hai dầm kiểu ZLK)

+ 0.5m là khoảng cách an toàn từ điểm cao nhất của xe con đến xà ngang

 Hct= (0,5 + 0,15) + 0,87 + 0,5 = 2,02 (m)

 Chọn Hct = 2 (m)

- Chiều cao toàn cột: Hc = Hcd + Hct = 10 + 2,5 + 12 (m)

2.2 Kích thước theo phương ngang

Nhịp nhà (lấy theo trục định vị tại mép ngoài cột) là: L = 30 (m)

Lấy nhịp cầu trục là: S = 28,8 (m), khoảng các an toàn từ trục ray đến mép trong cột: Zmin = 180 (mm)

2.2.1 Tiết diện cột:

Kích thước tiết diện cột thường chọn sơ bộ theo các điều kiện sau:

- Chiều cao tiết diện: ( )

- Bề rộng tiết diện: b = (0,3÷0,5)h và ( )

- Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng ( ) , để đảm bảo điều kiện

chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw> 6mm

- Chiều dày bản cánh tf chọn trong khoảng ( )

 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột:

+ Chiều cao tiết diện cột dưới: hcd = 65 cm

+ Bề rộng tiết diện cột dưới: bcd = 20 cm

+ Chiều cao tiết diện cột trên: hct = 40 cm

+ Bề rộng tiết diện cột trên: bct = 20 cm

+ Chiều dày bản bụng: tw = 0,8 cm

+ Chiều dày bản cánh: tf = 1,0 cm

Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ ray cầu trục đến mép trong cột:

Z = 0,2m ≥ Zmin = 0,18m Thỏa mãn điều kiện an toàn

2.2.2 Tiết diện xà mái:

Kích thước tiết diện cột thường chọn sơ bộ theo các điều kiện sau:

- Chiều cao tiết diện nách khung:

- Bề rộng nách khung: b = (0,2  0,5)h1 và b  180mm, thường lấy bề rộng cánh dầm bằng bề rộng cột

- Chiều cao tiết diện đoạn dầm không đổi h2 = (1,5  2)b

- Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng ( ) , để đảm bảo điều kiện

chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw> 6mm

- Chiều dày bản cánh:

Do nhịp khung là 30m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi tại các

vị trí cách đầu xà 4m, 6m và 5m Chọn sơ bộ kích thước tiết diện xà:

+ Chiều cao tiết diện xà tại nách khung: h1 = 70 cm

+ Chiều cao tiết diện xà không đổi: h2 = 40 cm

+ Chiều cao tiết diện xà tại đỉnh khung: h3 = 65 cm

+ Chiều dày bản bụng xà: tw = 0,8 cm

+ Chiều dày bản cánh xà: tf = 1,0 cm

2.2.3 Tiết diện vai cột:

Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung do áp lực đứng của cầu trục và trọng lượng bản thân dầm cầu trục, trọng lượng ray, dầm hãm, dàn hãm và hoạt tải trên cầu trục) và nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực

tập trung đến mép cột) Sơ bộ chọn tiết diện dầm vai:

Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục:

+ Chiều dài vai (từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột):

Để thuận tiện cho việc chế tạo chi tiết cấu kiện tại nhà máy, ta không vát góc nghiêng bản cánh dưới với phương ngang

Chọn hv = 50 (cm) (≥ Z=25cm)

+ Bề rộng tiết diện vai cột: b = 20 cm

+ Chiều dày bản bụng vai cột: tw = 0,8 cm

+ Chiều dày bản cánh vai cột: tf = 1,0 cm

2.2.4 Tiết diện của trời

+ Chiều cao tiết diện cửa trời: hctr = 13 cm

- Hệ giằng cột: Chiều cao cột H =10.5m > 9m, bố trí hai lớp giằng cổng và có hệ

giằng dọc nhà

- Hệ giằng mái: Hệ giằng mái với tiết diện thanh giằng ø12, được bố trí ở hai gian đầu nhà và ở chỗ có hệ giằng cột Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí

lệch lên phía trên (để giữ ổn định cho xà khi chịu tải bình thường – cánh trên của xà

chịu nén); khi khung chịu tải gió, cánh dưới của xà chịu nén nên phải gia cường bằng các thanh giằng chống xiên (liên kết lên xà gồ) Tiết diện thanh chống không nhỏ hơn L50x5, điểm liên kết với xà gồ cách xà 680 mm đến 800 mm

- Tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ do tĩnh tải, hoạt tải mái và không kể đến

trọng lượng bản thân xà gồ:

( ) (Tính tải trọng quy ra mặt bằng nhà nên các giá trị tải trọng phân bố trên mái được

chia cho hệ số cosα)

Trong đó:

: trọng lượng mái tôn, = gmt = 4,25(daN/m2)

Pc : hoạt tải sửa chữa mái, Pc = 30 (daN/m2)

d : khoảng cách hai xà gồ mái theo phương ngang

- Tải trọng gió tính toán tác dụng lên xà gồ (không tính trọng lượng của xà gồ,

chọn xà gồ ở cao trình đỉnh mái để tính toán và lấy bước xà gồ d = 1,68m)

Cao trình xà gồ đỉnh cửa trời:

hxgct = Hđc + = 12 + = 14,25m

Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió (dạng địa hình B): k = 1,068

Áp lực gió tiêu chuẩn, gió ở vùng IVB: W0 = 155 (daN/m2)

Hệ số tin cậy của tải trọng gió: n = 1,2

Hệ số khí động ở mặt mái: Ce = -0.7 (dấu âm thể hiện tải trọng hướng ra ngoài

khung)

 ( )

 ( )

 (daN/m)

 Chọn xà gồ theo tải trọng gió (có chiều hướng ra khỏi mái) kN/m, nhịp 7200mm và theo sơ đồ có một thanh căng ở giữa

- Chọn xà gồ loạiZ200 có đặc trưng hình học tiết diện:

B ảng 4.2: Kích thước xà gồ Z

` Diện tích

(mm2)

Kích thước (mm)

Khối lượng mét dài (kg/m)

H E F L t Z200 876 200 72 78 20 2,3 6,88

527,395 91,875 51,907 12,176 2,55 98,4

- Kiểm tra xà gồ chịu tĩnh tải, hoạt tải mái:

+ Tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ do tĩnh tải, hoạt tải mái và kể đến trọng lượng bản thân xà gồ:

+ Tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ theo phương x và y:

qx= q.sin = 73,54.sin8,53 = 10,91 (daN/m)

qy= q.cos = 73,54.cos8,53 = 72,73 (daN/m)

+ Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên xà gồ theo phương x và y:

= qc.sin = 57,68.sin8,53 = 8,55 (daN/m)

= qc.cos = 57,68.cos8,53 = 57,04(daN/m)

+ Xà gồ có chập đôi tại vị trí gối tựa và sử dụng thanh giằng ø12 giằng tại vị trí

giữa nhịp xà gồ Ta xem là sơ đồ dầm liên tục nhiều nhịp

Hình 6: Sơ đồ tính xà gồ mái

+ Mô men lớn nhất theo hai phương:

(daN.m)

(daN.m) + Kiểm tra bền theo công thức:

 Thỏa mãn

+Kiểm tra độ võngtheo sơ đồ dầm liên tục nhiều nhịp:

[ ] Trong đó:

là độ cong tương đối theo phương x và phương y do và gây ra tại vị trí

Độ cong theo phương y:



( )

- Kiểm traxà gồ chịu tải trọng gió:

+ Mô men lớn nhất do tải trọng gió gây ra:

Hình 7: Xà g ồ tiết diện chữ C

- Tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ do tĩnh tải tôn tường và không kể đến

trọng lượng bản thân xà gồ:

Trong đó:

: trọng lượng mái tôn, = gmt = 4,25(daN/m2)

dt : khoảng cách hai xà gồ tường theo phương đứng

chọn dt = 1,3m

Hệ số tin cậy: ng = 1,1

 qt= 4,25.1,1.1,3 = 6,078 (daN/m)

- Tải trọng gió tính toán tác dụng lên xà gồ (không tính trọng lượng của xà gồ,

chọn xà gồ tường ở cao trình đỉnh cột để tính toán và lấy bước xà gồ dt = 1,3m)

Cao trình đỉnh cột: Hđc = 12 (m)

Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió (dạng địa hình B): k = 1,032

Áp lực gió tiêu chuẩn, gió ở vùng IVB: W0 = 155 (daN/m2)

Hệ số tin cậy của tải trọng gió: n = 1,2

Hệ số khí động ở mặt tôn tường đón gió: Ce = +0,8 (dấu dương thể hiện tải trọng hướng vào khung)

32,458 379,688 6,748 37,969 16,9

- Kiểm tra xà gồ chịu tĩnh tải tôn tường:

+ Tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ do tĩnh tải tôn tường và kể đến trọng lượng bản thân xà gồ:

+ Mô men lớn nhất theo hai phương:

= 6,133 (daN/m)

(daN.m)

+ Kiểm tra bền theo công thức:

 Thỏa mãn

+ Kiểm tra độ võngtheo sơ đồ dầm đơn giản:

2 2

( )



 (daN/m)

- Kiểm tra xà gồ chịu tải trọng gió:

+ Mô men lớn nhất do tải trọng gió gây ra:

 Thỏa mãn

Vậy xà gồ tường C200 đã chọn đạt yêu cầu về độ bền và độ võng

3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG

3.1 Tải trọng thường xuyên

3.1.1 Tải trọng phân bố nên mặt bằng mái:

- Tải trọng mái tôn: gmt = 4,25(daN/m2)

 ggm = = 438,18 (daN)

- Tổng tải trọng hệ giằng xà gồ: với bước xà gồ d = 1,68m thì trên một bước

khung (xét cho nửa kèo mái) phải lắp 10 thanh xà gồ và 9 thanh giằng xà gồø12 dài lgxg

- Hệ số tin cậy của tải trọng thường xuyên: ng = 1,1

- Tải trọng thường xuyên phân bố trên xà mái:

qtc = gtc.B = 9,8.7,2 = 70,56 (daN/m)

qtt = ng.gtc.B = 1,1.9,8.7,2 = 77,62 (daN/m)

3.1.2 Tải trọng trọng kết cấu bao che phần thân:

Kết cấu bao che phần thân gồm tôn tường, xà gồ tường, giằng xà gồ tường Ta

tính toán phần kết cấu bao che của một bên tường biên, sau đó suy ra tải trọng thường

xuyên phân bố trung bình của kết cấu bao che phần thân

- Tải trọng tôn tường: gmt = 4,25(daN/m2)

- Diện tích tôn tường biên (tính toán cho một bên tường biên):

Stuong = n.B.(Hđc – ht.gach) = 10.7,2.(12-3) = 648 (m2)

- Tổng tải trọng xà gồ một bên tường biên:

Số lượng xà gồ mái một bên tường biên:

Sử dụng thanh xà gồ mái có chiều dài:

Trọng lượng xà gồ: = 5,13(daN/m)

 = 5,13.7,196.100 = 3691,548 (daN)

- Tổng tải trọng hệ giằng xà gồ một bên tường biên: với bước xà gồ d=1,3m thì trên một bước khung (xét cho một bên tường biên) phải lắp 10 thanh xà gồ và 9 thanh

- Hệ số tin cậy của tải trọng thường xuyên: ng = 1,1

- Tải trọng thường xuyên phân bố lên cột:

3.1.4 Trọng lượng bản thân của dầm giằng hãm:

- Sử dụng dầm hãm (giằng dọc nhà) có tiết diện: H250x150x5x5

- Sử dụng thanh giằng dàn hãm có tiết diện L40x4 với hai kích thước dài L=460

mm (số lượng 9 thanh trên một bước cột) và L=1000 mm (số lượng 8 thanh trên một bước cột)

Vậy tải trọng bản thân của dầm, dàn hãm tác dụng vào cột là:

Gdh = gdh + ggiang dh

= (Sdh.B + Sgiang dh.L).7850

=[ ].7850

= 1555 (daN)

B ảng 4.6: Tĩnh tải tác dụng vào khung

tiêu chu ẩn

Đơn vị H ệ số

vượt tải

1 Tải phân bố nên mặt bằng mái 70,56 daN/m 1,1

2 Tải trọng tôn, hệ giằng, xà gồ tường 72,87 daN/m 1,1

3 Tải trọng của dầm cầu trục 1296 daN 1.1

4 Tải trọng bản thân của dầm, dàn hãm 1555 daN 1.1

3.2 Hoạt tải sửa chữa mái

- Hệ số độ tin cậy của hoạt tải sửa chữa mái np = 1,3

- Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, với mái tôn không sử dụng ta có giá trị

hoạt tải sửa chữa mái tiêu chuẩn là 30 daN/m2 mặt bằng nhà do đó hoạt tải sửa chữa mái phân bố trên xà mái được xác định như sau:

Ptc = 30.B và ptt = np.30.B

- Khi qui về tải trọng phân bố theo xà, giá trị tải trọng được nhân với cos

B ảng 4.7: Hoạt tải sửa chữa mái

STT Lo ại tải

Ho ạt tải tiêu chu ẩn (daN/m 2 )

H ệ số vượt tải

Bước khung (m)

T ải trọng tiêu chu ẩn (daN/m 2 )

T ải trọng Tính toán (daN/m)

3.3 Tải trọng gió

Áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo TCVN 2737-1995

(daN/m) Trong đó: q – là áp lực gió phân bố trên mét dài khung

W0– là áp lực gió tiêu chuẩn, gió vùng IV: W0 = 155 (daN/m2)

n – là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, n = 1,2

k – là hệ số phụ thuộc vào độ cao

C – là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu

B – là bước khung

3.3.1 Trường hợp gió thổi ngang nhà:

Hình 9: M ặt bằng khung chịu gió a) gió ngang nhà; b) gió d ọc nhà

B ảng 4.9:Tải trọng gió theo phương ngang nhà

(daN/m)

1 Cột đón gió 155 1,032 0,8 1,2 7,2 1105,6

2 Mái đón gió 155 1,066 -0,479 1,2 7,2 -683,81

3 Cột cửa trời đón gió 155 1,085 0,7 1,2 7,2 1017,12

4 Mái cửa trời đón gió 155 1,086 -0,522 1,2 7,2 -759,18

5 Mái cửa trời hút gió 155 1,086 -0,404 1,2 7,2 -587,57

6 Cột cửa trời hút gió 155 1,085 -0,6 1,2 7,2 -871,82

7 Mái hút gió 155 1,066 -0,5 1,2 7,2 -713,79

8 Cột hút gió 155 1,032 -0,504 1,2 7,2 -696,56

(D ấu âm thể hiện tải trọng gió hướng ra khỏi khung)

3.3.2 Trường hợp gió thổi dọc nhà:

- Xác định hệ số khí động Ce:

Khi này, hệ số khí động trên hai mặt mái có giá trị bằng -0,7; hệ số khí động trên cột là giá trị Ce3, phụ thuộc vào tỉ lệ L/B (B- chiều dài toàn nhà) và H/B Công trình có L/B1 và H/B0,5 nên Ce3 =-0,4, tức là gió có chiều hút ra ngoài cho cả hai cột

Hình 11: Sơ đồ tra hệ số khí động C e trường hợp gió thổi dọc nhà

B ảng 4.10: Tải trọng gió theo phương dọc nhà

(m)

T ổng tải gió (daN/m)

1 Cột khung 155 1,032 -0,4 1,2 7,2 -552,82

2 Mái 155 1,066 -0.7 1,2 7,2 -999,31

3 Cột cửa trời 155 1,085 -0,4 1,2 7,2 -581,21

4 Mái cửa trời 155 1,086 -0,7 1,2 7,2 -1018,06

(D ấu âm thể hiện tải trọng gió hướng ra khỏi khung)

3.4 Hoạt tải cầu trục

+ Khoảng cách hai bánh xe: R = 4200 mm

+ Áp lực đứng tiêu chuẩn tại mỗi bánh xe: daN

+ Áp lực đứng tiêu chuẩn tại mỗi bánh xe: daN

- Áp lực đứng lên vai cột:

tiết liên kết dầm cầu trục với cột nên điểm đặt tại cao trình mặt dầm cầu trục (hoặc mặt

dầm hãm), có thể hướng vào hoặc hướng ra khỏi cột

1

o

0,05.(Q G )T

- Tính toán kết cấu khung theo sơ đồ khung ph ng

- Trục tính toán khung lấy qua trọng tâm tiết diện, trục dầm lấy qua trọng tâm

Hình 12: Sơ đồ khung ngang

Hình 13: Sơ đồ tiết diện khung

4.1.2 Sơ đồ chất tải trọng:

Hình 14: Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung (daN, daN/m)