ĐỒ án kết cấu THÉP KÍCH THƯỚC sơ bộ, tải TRỌNG và nội lực KHUNG NGANG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:CƠ SỞ THIẾT KẾ.....................................................................................................3
1.1

SỐ LIỆU THIẾT KẾ :........................................................................................................3

1.2

SỐ LIỆU VỀ VẬT LIỆU:..................................................................................................3

CHƯƠNG 2:KÍCH THƯỚC SƠ BỘ,.............................................................................................5
TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC KHUNG NGANG............................................................................5
2.1. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG:..................................................5
2.2 CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG:...............................................8
2.3.NỘI LỰC KHUNG NGANG:..............................................................................................11
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NGANG...........................................................23
3.1.THIẾT KẾ DẦM MÁI:........................................................................................................23
3.1.1.Tính toán các tiết diện ngang.......................................................................................23
3.1.2Thiết kế mối nối:..............................................................................................................29
3.2. THIẾT KẾ CỘT THÉP:......................................................................................................34
3.2.1Giá trị nội lực tính tốn:.............................................................................................. 34
3.2.2Kiểm tra tiết diện:......................................................................................................... 34
3.3.THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT LIÊN KẾT:...........................................................................41
3.3.1. Thiết kế chân cột- liên kết cột với móng:...................................................................41
3.3.2.Thiết kế liên kết dầm mái với cột................................................................................ 48
CHƯƠNG 4: HỆ GIẰNG; KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC;CÁC KẾT CẤU THỨ YẾU..........59
4.1.HỆ GIẰNG:............................................................................................................................59

4.2. KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC:...............................................................................................63
SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

1


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

4.3.VAI CỘT:............................................................................................................................68

4.4. KẾT CẤU BAO CHE:................................................................................. 70

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
CHƯƠNG 1:CƠ SỞ THIẾT KẾ
1.1SỐ LIỆU THIẾT KẾ :
(m)

(T)

(ft)
SVTH: XXXXXXXXXX

Loại cầu

Số cầu

trục

trục
MSSV: XXXXXX

2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

7.5

6

75

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

TRSG

6

2

13

III-A

A

1.2SỐ LIỆU VỀ VẬT LIỆU:
1.2.1
Loại thép
Thép tấm
Thép hình
Thép trịn
Các thơng số của thép tấm
Cường độ tính tốn chịu kéo,nén,uốn của thép theo giới hạn chảy:
f=

f

y

=

24 . 5

2

=22. 27(kN /cm )

γ M 1.1

γ =1. 1

Với M
là hệ số tin cậy về vật liệu lấy theo mục 6.1.4,TCVN
5575:2012 Cường độ tính tốn chịu cắt của thép

Hệ số làm việc của kết cấu: (Bảng 3, TCVN 5575:2012)
+Kết cấu dầm đặc :
+Kết cấu cột đặc :
Que hàn

γ =0 .9
c

γ =0.95
c

Sử dụng que hàn N46 (bảng 8, TCVN 5575: 2012), với các thông số như sau:

)

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

3


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

( bảng 37, TCVN 5575:2012)
Boulon
Chọn boulon cấp 8.8
: cường độ tính tốn khi làm việc chịu kéo của boulon (bảng

10, TCVN 5575:2012)
: hệ số điều kiện làm việc của liên kết boulon( bảng 38, TCVN 5575:2012)

Boulon neo được chế tạo từ thép JIS-G3101-SS400, có
Bê tơng móng/ cổ cột: B20 có

SVTH: XXXXXXXXXX

.

MSSV: XXXXXX

4


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

CHƯƠNG 2:KÍCH THƯỚC SƠ BỘ,
TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC KHUNG NGANG
2.1. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG:
Nhịp cầu trục: LCR = 75 ft = 22.86(m).
Cao trình đỉnh ray: HR = 6(m)
Sức nâng cầu trục: C = 7.5(tấn)
Loại cầu trục: TRSG
Bước cột: 6(m)
Độ dốc mái: i = 10%
Tra catalog của cầu trục (mã hiệu cầu trục A0785300) ta được các số liệu sau:

(mm)
25910
2.1.1Các kích thước sơ bộ của khung ngang:
a/ Cột dưới:
Chiều cao phần cột dưới:

Phần cột chôn sâu xuống nền:
= 0(m)
Chiều cao tiết diện dầm đỡ cầu trục:

SVTH: XXXXXXXXXX


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

h

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

=500 mm

Chọn C . g
Chiều cao tiết diện ray (và miếng
đệm): Ta có:

Chọn
b/Cột trên:
H U=(

hC

. g+hR

)+D+75mm+( F0+F1)

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 sang, lối đi lại dọc hoặc ngang nhà)

F0 = 0mm
75mm: Là khe hở an toàn giữa khe trục (hoặc xe con) và kết cấu bên trên của nó
F1: Khoảng hở dự phịng, lấy bằng

nhưng khơng nhỏ hơn 100mm (khi mà khơng có thiết

bị treo tức F0 = 0 thì có thể lấy F1= 0).
F1= 100mm

Chọn
c/Chiều cao tiết diện ngang lớn nhất và bé nhất của dầm mái :

Chọn
SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

6

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Chọn
Bề rộng cánh dầm mái:

Chọn
d/ Chiều cao tiết diện ngang của cột:

Bề rộng cánh cột:

Chọn
e/Bề dày cánh, bụng của dầm mái:

Ta có:
Thép tấm SS400

;
Chọn

,

.

Ta có:

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

7


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Chọn
f/Bề dày cánh, bụng của cột:

Ta có:
Thép tấm SS400

;
Chọn

,

.

Ta có:

Chọn
Bề rộng nhà:
Chọn
Khoảng cách từ trục định vị đến tim ray:

Kiểm tra khe hở ngang an toàn giữa cột và đầu cầu trục:

(chọn trục định vị nằm tại mép ngoài của xà gồ vách)

Chiều cao tiết diện xà gồ vách:
tương ứng với bước cột là 7m.
Khoảng cách từ tim ray đến đầu mút của cầu trục:
SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

8


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

(thõa)
Với 75mm là khoảng hở giữa cầu trục và cột.
2.2 CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG:
2.2.1.Tĩnh tải:
(Mái và vách tole dày 0,5mm, xà gồ thép chữ Z với tổng trọng lượng bản thân là:
và

)

Tĩnh tải mái tác dụng lên dầm mái ( giá trị tính tốn ):

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

Hệ số vượt ải của tĩnh tải(vật liệu thép):

2.2.2.Hoạt tải mái:
Đối với mái nhẹ,theo TCVN 2737:1995 quy định giá trị tiêu chuẩn của hoạt tải mái là:

Hệ số vượt tải của hoạt tải mái:

;

cos α≈1

:với α :là góc nghiêng của mái so với phương nằm ngang.
2.2.3.Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang: (trường hợp có 1 cầu trục)

Tải trọng thẳng đứng :lớn nhất Dmax và bé nhất Dmin do cầu trục truyền lên vai cột giá
trị tính tốn được tính như sau :

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

9


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Trong đó:
: là hệ số vượt tải của cầu trục (

)

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:
Chọn wrw = 1 (kN/m)
Giá trị moment lệch tâm ứng với giá trị tải trọng:
Khoảng cách từ tim ray đến tim cột:

Lực xơ ngang:

Trong đó :

Tải trọng gió:
Áp lực gió tiêu chuẩn ( vùng IIIA ), W0 = 110daN/m2
Dạng địa hình A
SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

10


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Hệ số khí động lấy theo sơ đồ 2, bảng 6 TCVN “ 2737-1995 ”

Ce = 0,8

Ce1=- 0.339
Ce2= -0.4
Ce3 =- 0.5
Tải trọng phân đố đều trên cột
Phía đón gió:

Phía khuất gió:

Tải trọng phân bố đều trên dầm:
Phía đón gió:

Phía khuất gió:
S
Trong đó:
: hệ số vượt tải gió
:giá trị của k tại độ sâu 10m
2.3.NỘI LỰC KHUNG NGANG:
1.TT ( tĩnh tải)
2.HT (hoạt tải)
3.Dmax trái ( Dmax bên trái )
4. Dmax phải ( Dmax bên phải )
SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

11


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

5.T trái ( TLA từ trái sang phải )
6.T phải ( TLA từ phải sang trái )
7.Gió trái ( gió từ trái sang phải )
8.Gió phải ( gió từ phải sang trái )
Bảng tổ hợp nội lực:

ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9

T
T
x
x
x
x
x
x
x
x

x

H
T
x

10

x

x

11

x

x

12

x

x

13

x

x

14

x

x

15

x

x

16

x

x

17
18
19

x
x
x

x

SVTH: XXXXXXXXXX
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

MSSV: XXXXXX

12


20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

SVTH: XXXXXXXXXX

x
x
x
x
x
x
x
x
x
x

30 x

x

31 x

x

32 x

x

33 x

x

34 x

x

35 x

x

36 x

x

37 x

x

38 x

x

39 x

x

40 x

x

41 x

x

MSSV: XXXXXX

13


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Hình 2.1. Mơ hình khung ngang 2D

Hình 2.2. Mơ hình khung ngang 3D

c. Phân tích nội lực khung ngang bằng Sap2000:
*Sơ đồ chất tải:
SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

14


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Tĩnh tải

Hoạt tải mái:

Dmax trái:

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

15


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Dmax phải:

T trái:

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

16


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

T phải:

Gió trái:

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

17


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Gió phải:

Biểu đồ bao moment:

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

18


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Biểu đồ bao lực cắt:

Biểu đồ bao lực dọc:

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

19


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Chuyên vi đưng tai đỉnh khung: (tinh tai + hoat tai mai):

Chuyển vị đứng do tỉỉ̉nh tải gây ra

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

20


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Chuyển vị đứng do hoạt tải mái gây ra
Ta có:

Chuyển vị ngang tại nách khung (tĩnh tải+ gió trái) :

Chuyển vị ngang do tĩnh tải gây ra

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

21


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Chuyển vị ngang do gió trái gây ra

Ta có:

Chuyển vị ngang tại vai cột(tĩnh tải+ T trái) :

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

22


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

Chuyển vị ngang tại vai cột do tĩnh tải gây ra

Chuyển vị ngang tại vai cột do T trái gây ra

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

23

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NGANG
3.1.THIẾT KẾ DẦM MÁI:
3.1.1.Tính tốn các tiết diện ngang
-

Từ kết quả phân tích nội lực khung ngang, ta lựa chọn các giá trị nội lực gây nguy hiểm
cho dầm mái.

-

Mỗi phần tử cần chọn giá trị nội lực tại ít nhất 3 vị trí:2 phần tử đầu đoạn và 1 phần tử
giữa.Và các giá trị nội lực là:
3.1.1.1Giá trị nội lực tính tốn.

Phần tử

Mặt cắt

21

22

SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

24


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

9.178

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU BẢO

-44.19

-7.63

64.18

-7.63

4.74

3.1.1.2 Thiết kế và kiểm tra tiết diện tại nách khung:
Module kháng uốn yêu cầu:

-

Chiều cao hợp lý của bảng bụng:

Chọn
Chiều dày hợp lý của bản bụng: (áp dụng cho dầm có

)

Chọn
-

Kích thước cánh dầm:

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

Moment quán tính:

-

Module kháng uốn:
SVTH: XXXXXXXXXX

MSSV: XXXXXX

25