Đồ án kết cấu thép 2
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.22 MB, 66 trang )
1
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
NỘI DUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP
MỘT TẦNG MỘT NHỊP
1. Số liệu:
a) Số liệu chung:
_ Địa điểm xây dựng: ngoại ô TPHCM.
_ Quy mô: nhà xưởng một tầng một nhịp ,chế độ làm việc trung bình.
_ Vật liệu: thép CT38
_ Que hàn E42. Dùng phương pháp hàn tay. Bung lông độ bền 5.6.
b) Số liệu riêng:
_ Nhịp nhà L = 27m.
_ Bước cột:7m
_ Cao trình đỉnh ray H
r
= 10m.
_ Sức cẩu cầu trục Q = 150KN(15T).
2. Nội dung thiết kế:
a)Thiết kế xà gồ mái.
b) Thiết kế dầm mái.
c) Tính toán thiết kế cột trên, cột dưới.
d) Thiết kế các chi tiết liên kết dầm, cột.
CHƯƠNG 1
NỘI DUNG TÍNH TOÁN
2
A-XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
1.Các số liệu tra bảng:
Cầu trục hai móc cẩu, chạy điện có sức nâng của móc chính là 15T, chế độ làm việc
trung bình, với trường hợp nhà xưởng nhịp 27m, ta tra bảng ra các số liệu như sau:
_ Loại ray thích hợp KP 70.
_ Chiều cao
2300( )
K
H mm
_ Bề rộng của cầu tục )(6300 mmB
K
_ Nhịp cầu trục
25.5( )
K
L m
_ Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục K = 4400(mm)
_ Kích thước
1
B kể từ tim ray cho đến mép ngoài của cầu trục
1
260( )
B mm
2. Xác định kích thước theo phương đứng:
_ Cao trình đỉnh ray
10( )
r
H m
_ Chiều cao ray và đệm, giả định lấy
120( )
r
h mm
loại ray KP70
_ Chiều cao dầm cầu chạy
1 1
7000 700( )
10 10
dcc
h B mm
chọn sơ bộ dầm cầu chạy
600( )
dcc
h mm
_ Đoạn cột chôn dưới đất 0
m
h
_ Chiều cao hoạt động của cầu trục của cầu trục
2300( )
K
H mm
(tra cataloge cần trục
–kết cấu thép Nguyễn Tiến Thu)
_ Khe hở an toàn giữa cầu trục và mép dưới kết cấu mái, lấy bằng 100(mm)
_ Độ võng của dàn mái lấy bằng
1 1
27000 67.5( )
400 400
f L mm
Từ các số liệu này ta tính được chiều cao thực của cột dưới:
mdccrrd
hhhHH
10 0.6 0.12 0 9.28( )
mm
Chiều cao phần cột trên:
100 0.6 0.12 2.3 0.1 0.0675 3.2( )
t dcc r k
H h h H f m
như vậy :
3.2( )
9.3( )
t
d
H m
H m
3
3 .Xác định kích thước theo phương ngang nhà:
_ Nhịp nhà : L=27(m)
_ Nhịp cầu trục:
25,5( )
k
L m
(tra cataloge cần trục –kết cấu thép Nguyễn Tiến Thu)
_ Kích thước phần đầu cầu trục:
1
260( )
B mm
_ Khe hở an toàn giữa đầu mút cầu trục và mép trong cột trên , chọn : D=60(mm)
Chúng ta xác định kích thước theo phương ngang nhà như sau:
_ Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị :
27000 25500
750( )
2 2
k
L L
mm
_ Bề rộng cột trên có thể chọn sơ bộ:
1 1
( ) 300 330( )
10 11
t t
h H mm
Chọn
t
h là bội số của 250, do vậy chọn
500( )
t
h mm
_ Khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài cột:
1
500 260 60 750 70( )
t
a h B D mm
Chọn : a=250(mm),tức trục định vị trùng với tim cột trên.
_ Bề rộng cột dưới xác định theo công thức:
)(1000250750 mmah
d
Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng của khung ngang , ta có
1 1
( ) 845.45 930( )
10 11
1
( ) 630( )
20
d d
d d t
h H mm
h H H mm
Vậy chọn h
t
= 500(mm); h
d
= 1000(mm).
-Chọn góc nghiêng mái:
0
10
B-THIẾT KẾ XÀ GỒ
-Chọn khoảng cách bố trí các cây xà gồ là b=1m
-Sơ bộ chọn xà gồ thép chữ
16 (TCVN 1654-75) có các đặc trưng như sau:
4
Trọng lượng trên 1m dài 14.2 daN/m
- I
x
= 747 cm
4
- I
y
= 63.3cm
4
- W
x
= 93.4cm
3
- W
y
= 13.8cm
3
1. Tải trọng tác dụng lên xà gồ
-Trọng lượng tấm tole:
1
* * *
tole tole
q n b
+Với
tole
=0.5(mm) (chọn sơ bộ): bề dày tole
n : hệ số vượt tải n=1.1;
2
7850( / )
tole
daN m
b : diện tích truyền tải b=1m
3
1
* * * 1.1 0.5 10 7850 1 4.32( / )
tole tole
q n b x x x x daN m
-Trọng lượng bản thân xà gồ:
2
*14.2 1.1 14.2 15.62 / )
q n x daN m
-Hoạt tải sửa chữa mái:
3
* * 1.3 30 1 39( / )
c
q n p b x x daN m
Với n : hệ số vượt tải n=1.3
c
p
:hoạt tải tiêu chuẩn
c
p
=30(daN/
2
m
)(tra TCVN 2737-1995)
-Tải trọng gió (Tra TCVN 2737-1995)
Tại Tp HCM: địa hình thuộc khu vực IIA có áp lực gió tiêu chuẩn
2
83 /
o
q daN m
; bề rộng
đón gió :b=1m
Với
0
10
và H= 12.5(m);
12.5
0.46
27
H
L
Nội suy ta có:
1e
c
-0.452 ;
2
0.4
e
c
Để an toàn ta lấy
1 2e e
c c
-0.452(khi đó lực bốc mái sẽ lớn)
-k:hệ số phụ thuộc chiều cao: với
dinh
mái máict cd
H H H h
3.2+9.3+
0
27
. (10 )
2
tg =14.88(m)
tra bảng 5 TCVN 2737-1995:k=1.24;n=1.2:hệ số vượt tải của gió
4
* * * * 1.2 83 ( 0.452) 1.24 1 56( / )
o
q n q c k b x x x x daN m
2.Sơ đồ tính:
Xà gồ mái làm việc như dầm đơn giản có 2 gối tựa lên khung nhà.
5
-Xét hai trường hợp tải trọng gây nguy hiểm cho xà gồ
+TH1: Tĩnh tải+Hoạt tải mái
1 2 3a
q q q q
4.32+15.62+39=58.94
( / )
daN m
+TH1: Tĩnh tải+Hoạt tải mái
1 2 4b
q q q q
4.32+15.62-56=-36.06
( / )
daN m
max
q
58.94 để tính toán xà gồ
-Tải trọng tác dụng theo phương trục x
.sin
x
q q
58.94.
sin 5.71
=5.864
( / )
daN m
-Tải trọng tác dụng theo phương trục y
.cos
y
q q
58.94.
cos5.71
=58.65
( / )
daN m
-Mômen uốn dọc trục x:
2
2
.
58.65 7
359.23
8 8
y
x
q B
x
M
( )
daNm
-Mômen uốn dọc trục y:
2
2
. 5.864 7
35.92
8 8
x
y
q B x
M
( )
daNm
3.Kiểm tra tiết diện xà gồ theo điều kiện bền:
6
.
y
x
c
x y
M
M
f
W W
với
f
=230(N/
2
mm
) tra theo TCVN 338-2005
=
2 2
359.23 10 35.92 10
645
93.4 13.8
x x
2300x0.9=2070
4.Kiểm tra tiết diện xà gồ theo điều kiện biến dạng:
1
200
f f
L L
(đối với xà gồ mái)
-Độ võng
2 2
x y
f f f
-Độ võng theo phương trục x:
4
4 2
5
5. .
5 58.65 700 10
1.17
384. . 384 21 10 747
y
x
x
q B
x x x
f
E I x x x
(cm)
-Độ võng theo phương trục y:
4
4 2
5
5. .
5 5.864 700 10
1.38
384. . 384 21 10 63.3
x
y
y
q B
x x x
f
E I x x x
(cm)
2 2
1.17 1.38 1.81
f (cm)
1.81 1
0.0026 0.005
700 200
f f
L L
thỏa điều kiện biến dạng
Vậy ta chọn xà gồ chữ
16có các đặc trưng hình học như trên.
C-XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG
1.Tĩnh tải
*Tải trọng mái và xà gồ:
-Tải trọng của tôn:
3
1.1 0.5 10 7850 4.32( / )
tole
q x x x daN m
-Chọn khoảng cách giữa các cây xà gồ b=1m
Tải trọng của tôn truyền lên xà gồ là:
4.32 1 4.32
xg
tole tole
q q xb x m
( / )
daN m
- Chọn xà gồ chữ thép chữ
16 có trọng lượng bản thân:
. 14.2 1.1 15.62
xg xg
q G n x
( )
daNm
Tải trọng tác dụng lên xà gồ là:
4.32 15.62 19.94
xg
xgo tole xg
q q q
( / )
daN m
Tải trọng tác dụng xuống dầm khung là:
. 19.94 7 139.58
xgo
q q B x
( / )
daN m
=1.3958(kN/m)
7
*Tải trọng của ray và dầm cầu chạy:
. .
ray dcc
P n q n q
Với ray chọn sơ bộ :ray KP70 có
ray
q
=52.83daN/m( tra sách kết cấu thép Nguyễn Tiến
Thu)
n=1.1:hệ số vượt tải
Dầm cầu chạy: chọn dầm định hình I60 có
dcc
q
=108daN/m
P=1.1x52.83+1.1x108=176.91(daN/m)
Tải P tác dụng lên vai cột khi tính toán ta đưa về trục định vị(trùng với tim cột trên) và kể
đến độ lệch tâm:
cot
P
=PxB=176.91x7=1238.37(daN/m)=12.3837(kN/m)
M=
cot
P
*e=
cot
P
x
2
k
L L
=1238.37x
27 25.5
2
=929(daNm)=9.29(kNm)
2.Hoạt tải mái
-Theo TCVN 2737-1995. Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái sửa chữa
2
30 /
c
p daN m
, hệ
số vượt tải n=1.3. Suy ra p=1.3x30x1m=39(daN/m)
hoạt tải tác dụng lên khung ngang là:
39 39 7 273( / )
tt
p xB x daN m
=2.73(kN/m)
3.Hoạt tải cầu trục
a)Áp lực cầu trục
-Tra bảng thông số cầu trục ta có với Q=15T;
25.5( )
K
L m
k=4400mm,
k
B
=6300mm,
max
20
P
(tấn),
min
5.8
P (tấn)
1 2
( ) 7000 4400
.1 0.37
7000
B K
y y
B
với
2
y
=1
8
3 2
( 1900) 7000 1900
.1 0.73
7000
B
y y
B
4 2
( 1900 ) 7000 1900 4400
.1 0.1
7000
B K
y y
B
max max
1
. . .
n
c i
D n n P y
+Theo TCVN 2737-1995:n=1.1:hệ số vượt tải của cầu trục
c
n
=0.85:hệ số tổ hợp với 2 cầu trục chế độ làm việc trung
bình.
max
1.1 0.85 20 (0.37 1 0.73 0.1) 41.14
D x x x
(tấn)=41140(daN)
min min
1
. . . 1.1 0.85 5.8 (0.37 1 0.73 0.1) 11.93
n
c i
D n n P y x x x
(tấn)=11930(daN)
max min
,
D D
có tác dụng lên vai cột nên khi tính toán ta xét đến độ lệch tâm:
max
max max
41.14( )
. 41.14 0.75 30.855( )
D T
M D e x T
min
max max
11.93( )
. 11.93 0.75 8.95( )
D T
M D e x T
b)Lực xô ngang cần trục
Trọng lượng xe con và vật nặng trên mỗi bánh xe con:
15 7
5.5( )
4 4
xecon
Q G
P T
Với Q=15(T) ,
xecon
G =7(T) (Tra thông số cần trục)
-Lực hãm sinh ra do ma sát bánh xe
.
ms ms
F P f
=5.5x0.2=1.1(T)
Với
ms
f
=0.2: hệ số ma sát
Lực xô ngang an toàn cần trục:
0
ms
T F
.số bánh xe con được hãm phanh
Giả định 2 bánh xe con được hãm phanh
0
ms
T F
x2=1.1x2=2.2(T)
-Lực xô ngang tiêu chuẩn lên một bánh xe cần trục:
0
1
0
T
T
n
với
0
2
n
:số bánh xe một bên ray cần trục
1
2.2
1.1( )
2
T T
Lực xô ngang tính toán:
1
1
. . .
n
c i
T n n T y
9
Với
c
n
:hệ số tổ hợp đối với 2 cần trục có chế độ làm việc trung bình
c
n
=0.85
n=1.1:hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục
1.1 0.85 1.1
T x x x
(0.37 1 0.73 0.1)
=2.263(T)=22.63(kN)
4)Tải trọng gió
0
. . . .
W W nc k B
+Với TPHCM thuộc phân vùng gió IIA theo TCVN 2737-1995
2
0
83( / )
W daN m
n=1.2: hệ số vượt tải của gió
B=7m;bề rộng đón gió
K:hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình
Mức cao trình đỉnh mái :
dinh
mai
H =14.88(m)tra bảng nội suy ta có k=1.24
Hệ số khí động c (tra bảng nội suy với nhà mái dốc 2 phía theo TCVN)
0.8
e
c
2
0.4
e
c
0
12.5
0.46
27
10
H
L
1
0.452
e
c
12.5
0.46
27
77
2.85 2
27
H
L
B
L
3
0.5
e
c
Vì chiều cao nhà >10m do đó tải trọng phân bố theo quy luật hình thang để thuận lợi và
đơn giản tính toán ta coi như tải phân bố đều đề tính.
ây 0
. . . .
đ e
W W n c k B
=83x1.2x0.8x1.24x7=692(daN/m)
út 0 3
. . . . 83 1.2 ( 0.5) 1.24 7 432.3( / )
h e
W W n c k B x x x x daN m
ái
ái 0 1
. . . . 83 1.2 ( 0.452) 1.24 7 391( / )
tr
m e
W W n c k B x x x x daN m
ái 0 2
. . . . 83 1.2 ( 0.4) 1.24 7 346( / )
phai
m e
W W n c k B x x x x daN m
TỔ HỢP TẢI TRỌNG
10
Tĩnh tải(KN/m)
Hoạt tải mái(KN/m)
11
Dmax(trái) (KN), (KN.m)
Dmax(phải) (KN), (KN.m)
12
Tmax(trái) (KN)
Tmax(phải) (KN)
13
Gio(trái) (KN/m)
Gio(phải) (KN/m)
14
5)Xác định nội lực khung ngang
1.Chọn sơ bộ tiết diện
a.Tiết diện cột trên
Chọn
500( )
ct
h mm
;
1 1 1 1
500
2 3 2 3
c
ct ct
b h x
chọn
c
ct
b
=200(mm)
1 1 1 1
500 (10 16.67) 10( )
30 50 30 50
b ct b
h x mm
1 1 1 1
200 (6.6 10) 12( )
20 30 20 30
c ct b
b x mm
b.Chọn sơ bộ tiết diện cột dưới
950( )
cd
h mm
;
1 1 1 1
950 500( )
2 3 2 3
cd cd cd
b h x b mm
-Nhánh 1,2 ta chọn tiết diện thép tổ hợp chữ I với
h=
cd
b
=500(mm);
c
b
=200(mm);
10( ); 12( )
b c
mm mm
c.Chọn sơ bộ tiết diện xà ngang
400( ); 200( )
10( ); 12( )
c
b
b c
h mm b mm
mm b mm
15
Nội Lực
*Tĩnh tải
(M)
(N)
16
(Q)
*Hoạt tải mái
(M)
17
(N)
(Q)
*Dmax(trái)
18
(M)
(N)
19
(Q)
*Dmax(phải)
(M)
20
(N)
(Q)
21
*Tmax(trái)
(M)
(N)
22
(Q)
*Tmax(phải)
(M)
23
(N)
(Q)
24
*Gio(trái)
(M)
(N)
25
(Q)
*Gio(phải)
(M)
