ĐỒ án KẾT CẤU THÉP

Bản vẽ: thể hiện bằng máy trên giấy A1 gồm mặt bằng kết cấu nhà; mặt cắt ngang kiến trúc; bố trí hệ giằng mái, HG cột, HG cửa mái; sơ đồ khung ngang; trong đó thể hiện rõ tiết diện cột v

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

MSSV: 110180109

LỚP : 18X1B STT : 55

Trang 2

KHOA XÂY DỰNG DD&CN

BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Họ và tên sinh viên: Võ Trọng Nghĩa Lớp: …… …; MSSV:110180109 STT: 55

Người hướng dẫn : Th.S Nguyễn Tấn Hưng Ký tên: Ngày giao: 10/09/2021

3 Cấu tạo mái:

- Mái lợp tôn dày 0,47 mm; trọng lượng 4,2 daN/m2 mái Độ dốc mái: xem bảng số liệu

- Xà gồ thép Z dập nguội, khoảng cách 1÷1,5m

- Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh, trọng lượng 1,2daN/m2 mái

- Trọng lượng hệ giằng mái và các hệ thống đường ống kỹ thuật lấy bằng 2,0daN/m2 mặt bằng nhà

- Hoạt tải tiêu chuẩn của mái: ptc= 30daN/m2 mặt bằng nhà

4 Cấu tạo cửa mái:

- Nhịp cửa mái Lcm = (1/5÷1/3)L, chiều cao cửa mái Hcm = (1,0÷1,5)m, tiết diện cửa mái là thép tổ hợp chữ H

- Chân cửa mái liên kết khớp với xà mái

5 Cấu tạo tường bao che:

- Tường bằng tôn liên kết vào dầm sườn tường, dầm sườn tường tựa vào cột khung; loại tôn, sườn tường và khoảng cách sườn tường giống tôn mái và xà gồ mái

6 Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 5575:2012; TCVN 2737:1995

Bảng số liệu Nhịp L

(m)

Bước cột B (m)

Số bước cột Sức trục

Q (kN)

Cao trình đỉnh ray H1 (m)

Vùng gió Dạng địa

hình

Độ dốc mái i

Liên kết chân cột

3 Thể hiện mặt cắt ngang kiến trúc

4 Bố trí hệ giằng

5 Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang (tải trọng mái, tải trọng cầu trục và tải trong gió)

6 Tính toán nội lực khung ngang và tổ hợp nội lực (nội lực tính bằng phần mềm SAP2000)

7 Tính toán thiết kế cột khung và chi tiết chân cột

8 Tính toán thiết kế xà mái và một trong các chi tiết liên kết sau (liên kết bulông):

a) Xà với cột b) Nối xà tại tiết diện thay đổi c) Nối xà tại đỉnh

III HÌNH THỨC THỂ HIỆN

1 Thuyết minh: đánh máy, hình vẽ minh họa vẽ máy, khổ giấy A4, đóng tập bìa thường

2 Bản vẽ: thể hiện bằng máy trên giấy A1 gồm mặt bằng kết cấu nhà; mặt cắt ngang kiến trúc; bố trí hệ giằng mái,

HG cột, HG cửa mái; sơ đồ khung ngang; trong đó thể hiện rõ tiết diện cột và xà mái, chi tiết chân cột, các chi tiết liên kết (theo yêu cầu)

Trang 3

- Bước khung: B = 8m ; toàn bộ nhà dài 21B = 168m

- Sức trục: Q = 160kN; Số cầu trục làm việc trong xưởng là 2 chiếc, chế độ

làm việc trung bình

- Cao trình ray: Hl = 7m

- Vùng gió: IIA

- Dạng địa hình xây dựng công trình: B

- Chiều cao dầm cầu trục: Hdcc = 0,8m; Chiều cao ray: Hr = 0,20m

- Nhịp cửa mái: Lcm = 4,2m

- Chiều cao cửa mái: Hcm = 1.5m

- Mái lợp tôn dày 0,47 mm

Trang 4

Đồ án kết cấu thép

ThS Nguyễn Tấn Hưng

MẶT BẰNG KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG

2.Nhiệm vụ thiết kế

2.1 Thuyết minh tính toán:

- Thể hiện mặt bằng kết cấu nhà

- Chọn kích thước khung ngang: cột tiết tổ hợp chữ H tiết diện đặc không

đổi/thay đổi (tại vai cột); xà mái tổ hợp chữ I thay đổi tiết diện 1 lần, liên kết

xà mái và cột: cứng; liên kết đỉnh khung: cứng; liên kết chân cột và móng

- Thể hiện mặt cắt ngang kiến trúc

- Bố trí hệ giằng

- Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang

- Tính toán nội lực khung ngang và tổ hợp nội lực

- Tính toán thiết kế cột khung và chi tiết chân cột

- Tính toán thiết kế xà mái và liên kết (liên kết bulong) nối xà với cột

2.2 Bản vẽ thể hiện: 01 bản vẽ khổ A1

- Sơ đồ khung ngang

- Hệ giằng mái, giằng cột

- Cột khung, các mặt cắt và chi tiết của thân cột

- Xà, các mặt cắt và chi tiết của xà

- Bảng thống kê vật liệu, ghi chú và chỉ dẫn cần thiết

Trang 5

II Mặt bằng kết cấu nhà xưởng và các kích thước khung ngang:

1 Sơ đồ kể cấu khung ngang

1.1 Kích thước theo phương đứng

− Chiều cao cột dưới: Hd = Hl− (Hdct+ Hr) + Hch

Trong đó: Hl = 7m là chiều cao đỉnh ray

Hdct = 0,8m là chiều cao dầm cầu trục

Hr = 0,20m là chiều cao ray

Hch = 0m là chiều sâu chôn chân cột

Khoảng cách an toàn từ điểm cao nhât xuống của xe con đến xà ngang lấy bằng 0,5

− Chiều cao toàn cột: H = Hd + Htr = 6 + 2,64 = 8,64m

1.2 Chọn sơ bộ kích thước theo phương ngang

Nhịp nhà (lấy theo trục định vị tại mép ngoài cột) là:L = 21m lấy gần đúng

nhịp cầu trục là: S = 18m (tra bảng 4.2 với cầu trục 2 dầm kiểu ZLK tương

ứng với sức tải cẩu 16 tấn), khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép trong

Trang 6

b Tiết diện vai cột Vai cột là một công xôn ngắn, tiết diện dạng chữ I

− Bề cao tiết diện vai cột:

Trang 7

Hình: Tiết diện vai cột

1.3 Kích thước chính của dầm mái và kết cấu cửa mái

Dầm mái tiết diện đặc dạng chữ I Dầm được chia thành 4 đoạn lắp ghép, 2 đoạn ở

2 đầu (liên kết với cột) có tiết diện thay đổi, 2 đoạn giữa có tiết diện không thay đổi

a Chiều dài nhịp đoạn dầm tiết diện thay đổi

Ld1 ≈ (0,35 ÷ 0,4)L/2 = (3,675 ÷ 4,2)m , chọn Ld1 = 4m

b Tiết diện dầm mái

− Bề cao của tiết diện dầm tại nách khung:

TIẾT DIỆN DẦM MÁI

c Kết cấu cửa mái

− Chiều cao kết cấu cửa mái: Hcm = 1500mm

Trang 8

− Tiết diện của kết câu cửa mái (cột và dầm): Dùng thép chữ H số hiệu

CCT42

Hình: Tiết diện xà

d Độ dốc thoát nước cửa mái: Mái lợp tôn, độ dốc thoát nước thường

chọn i ≥ 0,175 Chọn i = tg α = 0,12, có góc nghiêng của mái là α = 6,840

- Chiều cao mái: Chiều cao từ điểm giao cánh trên dầm mái với cánh ngoài

cùng của cột đến đỉnh trên cùng của dầm mái là

Trang 9

HÌNH 1: SƠ ĐỒ HỆ GIẰNG MÁI

HÌNH 2: SƠ ĐỒ HỆ GIẰNG CỬA MÁI

2 Hệ giằng cột

Chiều cao cột H = 11,14m > 9m cần bố trí hệ giằng cột trên ( từ mặt dầm hãm đến đầu

cột) và hệ giằng cột dưới ( từ mặt nền đến mặt dầm vai) Hệ giằng cột được bố trí ở giữa

khối nhà Chiều dài nhà: 189m nên đặt thêm hệ giằng tại hai khối gần kề hai đầu nhà

Trang 10

HÌNH 3: SƠ ĐỒ HỆ GIẰNG CỘT

3 Chi tiết thanh giằng chống xiên

Thanh chống xiên bằng thép góc (không nhỏ hơn L50 x 5) liên kết cánh dưới dầm mái

vào xà gồ, để giữ ổn định cho dầm mái và cánh dưới của nó khi khung chịu tải trọng gió

bốc gây nén cánh dưới của dầm mái

HÌNH 3: CHI TIẾT GIẰNG CHỐNG XIÊN

IV Xác định tải trọng tác dụng vào khung ngang

Trang 11

• 𝑔3𝑐 là trọng lượng xà gồ quy đổi trên 1m2 mái: tra bảng 1.3 theo sách “ Thiết kế khung thép nhà công nghiệp” Chọn xà gồ số hiệu Z30024 và khoảng cách xà gồ là 1m

Trọng lượng tường đưa về tải phân bố đều trên cột:

𝑔𝑡 = 𝑛 (𝐺𝑏𝑠𝑡 + 𝑔𝑏𝑐) 𝐵 Trong đó:

gst: trọng lượng tiêu chuẩn sườn tường trên một mét dài

d Trọng lượng bản thân dầm hãm (dầm): 500 daN/m

2 Hoạt tải sửa chữa mái:

Hoạt tải sửa chữa mái từ các xà gồ truyền xuống dầm mái gần đúng xem

là tải phân bố đều trên dầm mái (p) Hoạt tải này được xét với các trường

hợp tác dụng trên khung là: chất ở nửa nhịp trái, ở nửa nhịp phải và trên

toàn nhịp khung ngang Giá trị của p được xác định như sau:

p = nppcBcos ∝ = 1,3 × 30 × 8 × cos(6,840)

= 309,78 daN/m

3 Hoạt tải cầu trục:

Từ sức trục Q = 160kN, nhịp cầu trục Lcc = 18m, tra bảng số liệu về

cầu trục ta có

- Áp lực bánh xe lên ray Pmax = Rmax = 101kN

P = R = 23,1kN

Trang 12

- Số lượng bánh xe một bên cầu trục n0 = 2

- Khoảng cách hai bánh xe cầu trục R = 2900 mm

- Trọng lượng xe con của cẩu trục G1,xecon = 11,37 kN

+ Xác định áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cộ (Dmax, Dmin) :

- Áp lực đứng lên vai cột:

Dmax = n.nc.Pmax.⅀yi =1,1.0,85.10100.3,0175=28496 daN

Dmin = n.nc.Pmin.⅀yi = 1,1.0,85.2090.3,0175=6517 daN

Sơ đồ Dmax, Dmin trên khung

Trong đó: - n = 1.1: hệ số độ tin cậy

- nc= 0.85: hệ số tổ hợp khi có hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trung bình

- Σyi: Tổng tung độ các đường ảnh hưởng tại vị trí các bánh xe, lấy với tung độ

ở gối bằng 1

Y1 = 0,6375 Y2 = 1 Y3 = 0,87125 Y4 = 0,50875

=>⅀yi = 3,0175

Trang 13

Hình 4 ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG PHẢN LỰC GỐI TỰA

Xác định lực xô ngang T vào cột do lực hãm của xe con

Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động, tại

các bánh xe của cầu trục xuất hiện lực ngang tiêu chuẩn T1C, các lực này cũng di động như

lực thẳng đứng P và do đó sẽ gây lực ngang tập trung T cho cột Cách tính giá trị T cũng

xếp bánh xe trên đ.a.h Lực T truyền lên cột qua dầm hãm hoặc các chi 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

T1C = 0,05.(16000+1137)

2 = 428,425daN Trong đó: Trọng lượng xe con của cầu trục: Gxecon = 1137daN

T = n.nc.T1C.⅀yi=0,85.1,1.428,425.3,0175=1208,74 daN

Trang 14

Sơ đồ tải xô ngang T trên khung

4.Tải trọng gió

a.Tải trọng gió ngang nhà

Tải trọng gió tác dụng lên khung xác định theo TCVN 2737-1995

Q = n.Wo.k.c.B Trong đó: q: là áp lực gió phân bố trên mét dài khung

W0: là áp lực gió tiêu chuẩn, gió ở vùng IIA có W0 = 83 daN/m2

n = 1.2 hệ số độ tin cậy của tải trọng gió

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

Trang 15

-Tra theo sơ đồ 8 trong tiêu chuẩn TCVN 2737 -1995 phụ thuộc vào góc α, tỉ lệ ΣB/L

(ΣB- chiều dài toàn nhà) và H/L được giá trị Ce

-Từ góc nghiêng α = 6,840 và H1

L = 11,4

21 = 0,542và ΣB/L >>2 tra bảng:

Ce1 = -0,8 Ce2 = -0,49 Ce3 = -0,41 Ce4 = -0,6 -Hệ số k phụ thuộc vào dạng địa hình và chiều cao công trình Công trình ở khu vực

thuộc dạng địa hình C Tra bảng 5 trong TCVN 2737 -1995 chiều cao cột 8,64 m có

Trang 16

Bảng: tải trọng gió theo phương ngang nhà

STT Loại tải

TT tiêu chuẩn (daN/m2)

Hệ số k Hệ số

C

Hệ số vượt tải

Bước khung (m)

Tổng tải trọng (daN/m)

Hình: Sơ đồ tải trọng gió thổi ngang nhà

* Dấu âm nghĩa là tải trọng gió hướng ra ngoài khung

Trang 17

b 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/ΣB (ΣB- chiều dài toàn nhà) và H/ΣB

L/ΣB = 21/168 = 0,125 < 1

Và H/ΣB = 11,4/168 = 0,067 < 0,5

→Ce3 = -0.4, tức là gió có chiều hút ra ngoài cho cả hai cột khung và hai cột cửa mái

Hình: Sơ đồ tra hệ số khí động Ce, trường hợp gió thổi dọc nhà

Bảng: Tải trọng gió thổi dọc nhà

STT Loại tải

TT tiêu chuẩn (daN/m2)

Hệ số k Hệ số C vượt tải Hệ số

Bước khung (m)

Tổng tải trọng (daN/m)

Trang 18

* Dấu âm nghĩa là tải trọng gió hướng ra ngoài khung

Trang 19

Ltt = L − h =20,2 m

LV = λ −h

2=1,1 m

SƠ ĐỒ XÁC ĐỊNH TRỤC DẦM MÁI

Trang 20

Hình Sơ đồ kích thước và sơ đồ tính của khung

Hình Sơ đồ tính của khung

Trang 21

Hình: Sơ đồ khung ngang trong SAP

2.Xác định nội lực khung với các trường hợp tải trọng

a) Tĩnh tải

Hình Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung

Trang 22

Hình Biểu đồ momen M

Hình Biểu đồ lực cắt Q

Hình Biểu đồ lực dọc N

Trang 23

b) Hoạt tải

*Hoạt tải mái đầy đủ

Hình Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên khung

*Hoạt tải sửa mái nửa khung trái

Hình Sơ đồ hoạt tải sữa chữa mái tác dụng lên nữa trái khung

Trang 24

Trang 25

*Hoạt tải sửa mái nửa khung phải

Hình Sơ đồ hoạt tải sữa chữa mái tác dụng lên nữa phải khung

Trang 26

Trang 27

*Cột phải

Trang 28

Trang 29

d) Áp lực hãm ngang T

*Cột trái

Hình Sơ đồ áp lực hãm ngang tác dụng lên cột trái

Trang 30

*Cột phải

Hình Sơ đồ áp lực hãm ngang tác dụng lên cột phải

Trang 31

e) Gió phương ngang

*Gió trái sang phải

Trang 32

Trang 33

*Gió phải sang trái

Hình Sơ đồ gió ngang phải sang trái

Trang 34

f) Gió dọc

Hình Sơ đồ gió dọc nhà

Trang 35

*Kiểm tra chuyển vị:

TABLE: Joint Displacements

Text Text Text m m m Radians Radians Radians

3 TMAX P LinStatic -0.000127 0 -1.844E-07 0 -0.000017 0

3 TMAX T LinStatic 0.000139 0 1.844E-07 0 0.000009766 0

3 GT LinStatic 0.000954 0 0.000013 0 0.000017 0

3 GP LinStatic -0.000624 0 0.000011 0 -0.000151 0

3 GD LinStatic 0.00015 0 0.000013 0 -0.000057 0

Trang 36

- Chuyển vị do tĩnh tải gây ra: 0,082 mm

- Chuyển vị do tải trọng gió gây ra: 0,95 mm

- Chuyển vị do tải trọng cầu trục gây ra: 0,56 mm

Giá trị ∆ tính theo tổ hợp tĩnh tải với tải trọng gió

• Tổ hợp nội lực cho khung ngang theo các nguyên tắc sau:

- Nội lực do tải trọng thường xuyên luôn được kể đến trong mọi trường hợp

- Không được lấy đồng thời hai tải trọng Dmax ở cột trái của khung và Dmax ở

cột

phải của khung

- Không được lấy đồng thời nội lực do tải gió ngang nhà từ trái sang phải và từ

phải

sang trái

- Khi đã xét nội lực do D thì luôn phải cộng thêm nội lực do T

- Tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn không được nhân với hệ

số tổ

hợp

• THCB 1 gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và một hoạt tải (nc=1)

• THCB 2 gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và các hoạt tải (nc = 0,9)

• Tại mỗi tiết diện cần tìm ra 3 cặp nội lực sau:

- M+max, Ntư, Vtư

- M-min, Ntư, Vtư

- Nmax, Mtư, Vtư

5 Các vị trí tổ hợp nội lực trên khung ngang

Trang 37

Các vị trí tổ hợp nội lực trên khung ngang

Trang 38

Dmax cột trái Dmax cột phải Tmax cột trái Tmax cột phải Gió ngang Gió dọc

Gió trái Gió phải

Trang 39

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC Cấu

kiện

Tiết

diện

Ntu, V tu Ntu, Vtn M+tu, V tu M-tu, Vtn Ntu, V tu Ntu, Vtn M+tu, V tu M-tu, Vtn

Trang 41

VI TÍNH TOÁN KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT VÀ XÀ

1 Kiểm tra tiết diện cột:

Trường hợp 2 Nmax, Mtư, Vtư -11226 -35984 -6346

Trường hợp 3 M-max, Ntư, Vtư -32924 -12508 -7292

- Vật liệu: Thép CCT42

f = 2450 daN/cm2

E = 2.1x106 daN/cm2

- Kích thước hình học tiết diện cột:

Bảng: Kích thước hình học tiết diện

2 f f

w w y

Trang 42

x x

I i A

l i

y

l i

 =   =

x x

f E

Chiều dài tính toán của cột và dầm mái xác định theo sách ‘Thiết kế khung

thép nhà công nghiệp’ như sau:

 tra bảng theo tham số GT = Lxà.Ic/(H.Ixà)

(trong đó: H – chiều cao cột, Lxà = Ltt/2= 10,1m, Ltt - nhịp tính toán của khung, Ic – mômen quán tính của tiết diện cột, Ixà - mômen quán tính của tiết diện xà mái tại vị trí cách nút khung 0,4Lxà) (Theo tiết diện xà đã chọn sơ bộ tính được Ixà = 82634,1 cm4)

Trang 43

b Kiểm tra điều kiện khống chế độ mảnh:

l r

Max (λx; λy) = λx = 66,56 <    =150  Thỏa mãn điều kiện khống chế độ mảnh

1.2 Kiểm tra điều kiện bền

a) Trường hợp 1: Với cặp nội lực 1 ( M = 30902 daNm ; N = 27273 daN ; V = 4827

b) Trường hợp 2: Với cặp nội lực 2 (M = 11226 daNm; N = 35984 daN; V = 6346 daN)

Độ lệch tâm tương đối:

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	5,31 MB