Đồ án kết cấu nhà thép loại nhẹ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.04 MB, 46 trang )

BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TRUNG
-----------------------------------------

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIÊP LOẠI NHẸ
Giáo viên hướng dẫn : TS. LÊ VĂN A
Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN VĂN A

Lớp

: XD

MSSV

: 12345678

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
Thiết kế khung thép nhà công nghiệp nhẹ một tầng một nhịp (nhà có 2 cầu trục
hoạt đợng, chế đợ làm việc trung bình, móc mềm). Với các thơng sớ thiết kế như sau:
Nhịp
khung
,

Bước
cợt,
B (m)

L (m)

Sớ
bước
cợt,

Sức
nâng
cầu
trục,

n

Cao
trình
ray,

Đợ
dớc
mái,

H1 (m)

i (%)

7,8

12

Địa điểm

Địa
hình

Sơn Trà, Đà Nẵng

B

Q (T)
27

6

12

20

z

Ht

H2

bK

i

LK

H

L1

a

Hd

L1

H3

a

H1

Q

L

Thép CCT34 hoặc CCT38. Bêtơng móng B20. Phương pháp hàn tay, không bản
lót, que hàn N42 hoặc N46. Bulông chịu lực của kết cấu là b ulông tinh. Trọng lượng
bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy 0,15 kN/m2.
* Các u cầu khi thực hiện đờ án
-Thút minh trình bày trên giấy A4. Đánh máy cỡ chữ 13, font Times New
Roman. Khoảng cách giữa các dòng là multiple 1,3. Canh lề trên, dưới, bên phải là
2cm; canh lề trái là 3 cm.
-Bản vẽ thể hiện trên 1 tờ giấy A1, vẽ máy.
-Khi nộp bài: thuyết minh phải đóng tập với bìa cứng, bản vẽ được gấp kẹp vào
thuyết minh.
-Khi đi duyệt bài phải có phiếu duyệt bài.

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Số liệu thiết kế
2. Thiết kế hệ giằng
2.1. Hệ giằng mái
2.2. Hệ giằng cột
3. Xác định các kích thước chính của khung ngang
3.1. Theo phương đứng
3.2. Theo phương ngang
3.3. Sơ đồ tính khung ngang
4. Thiết kế xà gồ
4.1. Xà gồ cán nóng
4.1.1. Tải trọng tác dụng
4.1.2. Sơ đồ tính
4.1.3. Kiểm tra về cường độ
4.1.4. Kiểm tra về biến dạng
5. Tải trọng tác dụng lên khung ngang
5.1. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)
5.2. Hoạt tải mái
5.3. Hoạt tải cầu trục
5.3.1. Áp lực đứng của cầu trục
5.3.2. Lực hãm ngang của cầu trục
5.4. Tải trọng gió
6. Xác định và tổ hợp nội lực
6.1. Chọn sơ bộ tiết diện cột và xà ngang
6.1.1. Tiết diện cột và tiết diện đầu xà thay đổi tiết diện
6.1.2. Tiết diện cuối xà thay đổi tiết diện và tiết diện xà không thay đổi tiết diện
6.1.3. Tiết diện dầm vai
6.2. Xác định nội lực

6.3. Kiểm tra chuyển vị ngang tương đối của đỉnh cột
6.4. Tổ hợp nội lực
7. Thiết kế cợt
7.1. Xác định chiều dài tính tốn
7.2. Kiểm tra tiết diện
7.2.1. Kiểm tra bền cho cột

7.2.2. Kiểm tra ổn định tổng thể cho cột - 7.2.3. Kiểm tra ổn định cục bộ cho
cột
8. Thiết kế xà ngang
8.1. Đoạn xà thay đổi tiết diện
8.1.1. Kiểm tra bền cho xà thay đổi
8.1.2. Kiểm tra ổn định cục bộ cho xà thay đổi
8.2. Đoạn xà không thay đổi tiết diện
8.2.1. Kiểm tra bền cho xà không đổi
8.2.2. Kiểm tra ổn định cục bộ cho xà không đổi
9. Thiết kế các chi tiết
9.1. Vai cột
9.1.1. Kiểm tra bền cho tiết diện tại vị trí ngàm với cột
9.1.2. Kiểm tra ổn định cục bộ cho tiết diện tại vị trí ngàm với cột
9.1.3. Kiểm tra khả năng chịu lực cho các đường hàn liên kết dầm vai vào cột
9.2. Chân cột
9.2.1. Tính toán bản đế
9.2.2. Tính toán dầm đế
9.2.3. Tính toán sườn A - 9.2.4. Tính toán sườn B
9.2.5. Tính toán bulông neo - 9.2.6. Tính toán đường hàn liên kết cột vào bản
đế
9.3. Liên kết cột với xà ngang
9.3.1. Tính toán bulông liên kết

9.3.2. Tính toán mặt bích
9.3.3. Tính toán đường hàn liên kết cột (xà ngang) với mặt bích
9.4. Mối nối đỉnh xà
9.4.1. Tính toán bulông liên kết
9.4.2. Tính toán mặt bích
9.4.3. Tính toán đường hàn liên kết xà ngang với mặt bích
9.5. Mối nối xà (tại nhịp)
9.6. Liên kết bản cánh với bản bụng cột và xà ngang
CÁC SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG TRONG SAP.2000
BẢNG KẾT QUẢ NỘI LỰC TRONG SAP.2000

SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD: TS. LÊ VĂN A

1. Số liệu thiết kế
- Nhà xưởng có 2 cầu chạy cùng sức trục, chế đợ làm việc trung bình.
- Mặt bằng xưởng có chiều dài ΣB = 72m, B = 72m, bước khung B=6m.
Nhịp
khung,

Bước
cợt,

L (m)

B (m)

Sớ

bước
cợt,

Sức nâng
cầu trục,
Q (T)

n
27

6

12

Cao
trình
ray,

Đợ
dớc
mái,

H1 (m)

i (%)

7,8

12

20

Địa điểm

Địa
hình

Sơn Trà, Đà Nẵng

B

- Vật liệu thép mác CCT38, khi tính tốn coi rằng chiều dày khơng lớn hơn 20cm, có
cường độ:

f 230 N / mm 2 23kN / cm 2
f v 0,58 f 0,58.23 13kN / cm 2

E  2,1.108 kN / m 2 ;

  78,5kN / m3

+ Hàn tay, dùng que hàn N42, hệ số điều kiện làm việc c 1

+ Hàn đối đầu:

 f wt  f 23kN / cm 2

2
 f wc  f 23kN / cm


2
 f wv  f v 13kN / cm

+ Hàn góc:

 f wf 18kN / cm 2

2
 f ws 0, 45 fu 0, 45.38 17 kN / cm

+ Vật liệu bu lông liên kết là bu lông cường độ cao, cấp độ bền 8,8 có:
f vb 32kN / cm2
ftb 40kN / cm 2
2
+ Vật liệu bu lông neo làm từ thép CT38 có: f cb 15kN / cm

+ Nhà có 2 cầu trục hoạt động, chế độ làm việc trung bình.
2
+ Bê tơng móng có cấp đợ bền B20: Rb 11500kN / m

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang1

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

2. THIẾT KẾ HỆ GIẰNG

Hệ giằng đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định toàn bộ kết cấu cho công
trình, đặc biệt đối với nhà xưởng, nhà công nghiệp bằng kết cấu thép. Ngoài ra còn truyền
tải trọng lực gió và lực hãm cầu trục theo phương dọc nhà xuống móng, và đảm bảo việc
thi công được an toàn.Hệ giằng nhà công nghiệp bao gồm 2 bộ phận chính là hệ giằng
mái và hệ giằng cột.
2.1.Hệ giằng mái: Hệ giằng mái được bố trí theo phương ngang nhà tại hai gian
đầu hồi, đầu các khối nhiệt độ và ở một số gian giữa nhà tùy thuộc vào chiều dài nhà. Sao
cho khoảng cách giữa các giằng bố trí không quá 5 bước cột.
Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập.
Các thanh giằng chéo này có thể là thép góc, thép tròn hoặc cáp thép mạ kẽm đường kính
không nhỏ hơn 12mm. Ngoài ra, cần bớ trí các thanh chớng dọc bằng thép hình tại những
vị trí quan trọng như đỉnh mái, đầu xà (cột), chân cửa mái.
Trong trường hợp nhà có cầu trục, cần bố trí thêm các thanh giằng chéo chữ thập
dọc theo đầu cột để tăng độ cứng cho khung ngang theo phương dọc nhà và truyền tải các
tải trọng ngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận.

6750

6750

b

27000

THANH CHèNG

6750

6750

THANH GI»NG

a
6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

72000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Hình 1. Mặt bằng hệ giằng mái
2.2 Hệ giằng cột
Hệ giằng cột có tác dụng đảm bảo độ cứng dọc nhà và giữ ổn định cho cột, tiếp
nhận và truyền xuống móng các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà như tải trọng gió
lên tường đầu hồi, lực hãm dọc nhà của cầu trục.

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang2

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

Hệ giằng cợt thường bố trí hai lớp:
Hệ giằng cột trên (từ mặt dầm hãm đến đầu cột).
Hệ giằng cột dưới (từ mặt nền đến mặt dầm vai).
Hệ giằng cột gồm các thanh giằng chéo được bố trí trong những gian có hệ giằng
mái. Trường hợp nhà không có cầu trục hoặc nhà có cầu trục với sức nâng dưới 15 tấn có
thể dùng thanh giằng chéo chữ thập bằng thép tròn đường kính không nhỏ hơn 20 mm.
Nếu sức trục trên 15 tấn cần dùng thép hình, thường là thép góc. Đợ mảnh của thanh
giằng khơng được vượt q 200.

± 0.00

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

72000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Hình 2. Hệ giằng cột
3. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
Dựa vào các sớ liệu tính tốn, tra catologue cần trục ta được các số liệu sau:

Sức
trục
Q (T)
20

Nhịp
Lk
(m)

Chiều
Bề
K.Cách
cao
rộng

gabarit
gabarit
Zmin
Hk
Bk
(mm)
(mm)
(mm)

Bề
rộng
đáy
Kk
(mm)

25.5
1380
180
4630
3800
3.1. Theo phương đứng
Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H 2 = H k + b k = 1,38 + 0,3 = 1,68m

Trọng
T.
lượng
lượng
Áp lực Áp lực
xe con

cầu
Pmax Pmin
trục G
(kN)
(kN)
Gxe
(T)
(T)
15.44 1.236
138
39.2

trong đó:
HK= 1,38m (tra catalo cầu trục);
bK= 0,3m (khe hở an toàn giữa dầm cầu trục và xà ngang).
H 2 = 1,5m
 chọn:
Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:
H = H1 + H 2 + H 3 = 7,8 +1,5 + 0 = 9,3m
trong đó:
ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang3

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

H1: cao trình đỉnh ray, H1 =7,8 m;

H3: coi mặt móng tại cốt ± 0.000 (H3 = 0).
Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:
H t = H 2 + H dct + H r = 1,5 + 0,7 + 0, 2 = 2, 4m
với: Hdctchọn sơ bộ bằng 0,7 m.
Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:
H d = H - H t = 9,3 - 2, 4 = 6,9m
3.2. Theo phương ngang
Vì sức trục < 30T nên coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (lấy a = 0).
Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục là:
L1 =

L - L K 27 - 25,5
=
= 0,75m
2
2

Chiều cao tiết diên cột chọn theo yờu cõu ụ cng:
1
1
1
1
h=
ữ ìH =
ữ ì9,3 = 0, 465 ữ 0,62 m
20 15 
 20 15 


chọn:

h = 50cm
Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
z = L1 - h = 0,75 - 0,50 = 0, 25m > z min = 0,18m => Thỏa điều kiện
+10.50
i = 12%

i = 12%

2400

+ 9.3

9300

+ 7.8

6900

q = 20t

± 0.00

27000

a

b

Hình 2. Kích thước chính của khung ngang

3.3. Sơ đồ tính khung ngang
Do sức nâng của cầu trục không lớn nên chọn phương án tiết diện cợt khơng đởi,
với đợ cứng là I1. Vì nhịp của khung L = 27m, nên chọn phương án xà ngang có tiết diện
thay đởi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà4,5m. Với đoạn xà dài4,5m

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang4

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

đợ cứng ở đầu xà và cuối xà là I1 và I2 tương ứng. Với đoạn xà 9m, độ cứng ở đầu và cuối
xà giả thiết bằngI2 (tiết diện không đổi).
Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột và móng là ngàm tại mặt móng
(cốt 0.000).
Liên kết giữa cột và xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là cứng.Trục cột khung
lấy trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính toán và thiên về an toàn.
i2

i2

+ 9.3

2400

Vị trí thay đổi
tiết diện xà

Đoạn xà 2

6900

Đoạn xà 1

+ 6.9

9300

i2

i1

i1

4500

9000

9000

4500

27000
Hình 3. Sơ đồ tính khung ngang
4. THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI
4.1. Xà gồ cán nóng
Với độ dốc mái: i=12% =>α = 6,84o; Cosα =0,993α =0,9930 ; Sinsα =0,993α =0,1190

a = 1, 2m
Khoảng cách bố trí giữa hai xà gồ chọn xg
tc
Trọng lượng bản thân mái bao gồm tấm lợp, xà gồ g m = 0,15 kN/m2
Chọn sơ bộ tiết diện xà gồ cán nóng dạng chữ C có số hiệu 12theo TCVN 1654tại
bảng tra I.7với các thông số của tiết diện sau:

Sớ hiệu
12

Ix

Wx

Iy

Wy

(cm4)

(cm3)

(cm4)

(cm3)

(kg/m)

(mm)

304

50,6

31,2

8,52

10,4

4,8

ĐỜ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang5

Trọng lượng Chiều dày

Diện
tích
(cm2)
11,3

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

Hình 4. Chi tiết xà gồ
4.1.1 Tải trọng tác dụng lên xà gồ

Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm: tải trọng tôn lợp mái, tải trọng bản thân xà gồ và
hoạt tải mái.
tc
2
- Hoạt tải tác dụng được xác định theo TCVN 2737-1995: p m = 0,3kN / m
tc

- Trọng lượng bản thân mái bao gồm tấm lợp, xà gồ g m = 0,15 kN/m2
+ Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên xà gồ:
a
tc
q tc = (g mtc  p mtc )× xg + g xg
cosα
1, 2
q tc = (0,15  0,3)×
+ 0,104 = 0,64kN / m
0,993
+ Tải trọng tính toántác dụng lên xà gồ:
a
q tt = (g mtc × γ g + p mtc × γ p )× xg + g tcxg × γ g
cosα
1, 2
q tt = (0,15×1,05 + 0,3×1,3) ×
+ 0,104×1,05 = 0,77kN / m
0,993
Với:
2737-1995.

γ g = 1,05; γ p 1,3

là hệ số vượt tải của tĩnh tải và hoạt tải mái theo TCVN

4.1.2 Sơ đồ tính
Tải trọng tác dụng lên xà gồ được phân theo hai phương:

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang6

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

q tcy = q tc ×sinα = 0,64× 0,119 = 0,07kN / m
q tcx = q tc × cosα = 0,64× 0,993 = 0,63kN / m
q tty = q tt × sinα = 0,77 × 0,119 = 0,09kN / m
q ttx = q tt × cosα = 0,77 × 0,993 = 0,76kN / m

qy




qx
q
Hình 5. Mặt cắt ngang xà gồ
Sơ đồ tính và biểu đồ mômen: thanh giằng xà gồ là thép tròn có  20mm
q x= q.cos

q y= q.sin
Mx

My
3000

qyB2
32
qxB2
8

Hình 6. Sơ đồ tính và biểu đồ mô men của xà gồ
4.1.3. Kiểm tra xà gồ đã chọn về điều kiệnbền
Mômen uốn theo phương xvà ytrong xà gồ:
Mx =

q tty × B2
8

0,09× 62
=
= 0,648kN.m
8

q ttx × B2 0,76× 6 2
My =
=
= 0,855kN.m
32
32

ĐỜ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang7

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

Vớivật liệu thép mác CCT38 f c =230.0,9=207N/mm2
M
M
σ = x + y fγ c
Wx Wy
=

0,648×102 0,76×102
+
= 10, 20kN / cm 2 < 20,7  kN / cm 2 
50,6
8,52

 THỎA
4.1.4 Kiểm tra xà gồ đã chọn về điều kiệnvề biến dạng
Do có hệ giằng xà gồ theo phương xnên ta chỉ xét độ võng của xà gồ theo
phương y. Độ võng của xà gồ được xác định như sau:
Δy =

tc
4

5 qy × B
5 0,07 ×10 2 × 600 4
×
=
×
= 0,0018cm
384 E × I x
384
2,1×106 × 304

Kiểm tra đợ võng:
Δ Δy  Δ 
1
=
  
= 0,005cm
B
B
B
200


Công thức kiểm tra:
Với

Δ = Δy

là độ võng của xà gồ khi có hệ giằng
Δ Δ y  Δ  0,018
1

=
  
= 0,003cm <
= 0,005cm
B B  B
6
200

 THỎA
Vậy tiết diện xà gồ đã chọn thỏa mãn điều kiện về biến dạng.
4.1.5Kiểm tra xà gồ chịu tác dụng của tải trọng gió bốc tác dụng lên xà gờ
Cơng trình được xây dựng tại q̣n Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng (vùng IIB), theo
2
TCVN 2737-1995 áp lực gió Wo 0,95kN / m =95daN/m2. Tải trọng gió và thành phần

qy

của tỉnh tải mái ngược chiều nhau nên tải trọng
dụng vào xà gồ là:

q gio = γ w × Wo × k × ce ×

a xg
cosα

qgio

(theo phương y của xà gồ ) tác

tc

- 0,9× g mtc × a xg - 0,9× g xg
× cosα

q gio = 1, 2× 0,95× 0,983× 0,7 ×

1, 2
- 0,9× 0,15×1, 2 - 0,9×10, 4×10-2 × 0,993
0,993

q gio = 0,69kN / m
Trong đó; k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió phụ tḥc chiều cao của cơng
trình. Với cao trình xà gồ 9,3m , tính được K = 0,983
ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang8

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

ce: hệ sớ khí động học(Bảng 6 TCVN 2737) = 0,7; w : hệ sớ vượt tải = 1,2

 g tcm × γ g

tc
q =
× a xg + g xg
× γ g  × sinα
 cosα




 0,15×1,05

q 'x = 
×1, 2 +10, 4×10 -2 ×1,05  × 0,119 = 0, 20kN / m
 0,993

'
x

Kiểm tra độ bền xà gồ trong trường hợp này theo cơng thức:
σ =

M gio
Wx

+

M q'

x

Wy

£fγfγ c

 0,69× 6 2 0, 20× 6 2 
2


+
 ×10 23× 0,9
 8×50,6 32×8,52 
= 8,77  kN / cm 2  < 20,7  kN / cm 2 
 THỎA
Vậy tiết diện xà gồ đã chọn thõa mãn điều kiện về cường độ, tải trọng gió bốc.
5. Tải trọng tác dụng lên khung ngang
5.1. Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải ) bao gồm: trọng lượng bản thân tấm lợp
mái, khung ngang, xà gồ và dầm cầu trục.
Trọng lượng bản thân các tấm lợp, xà gồ mái lấy 0,15 kN/m 2. Trọng lượng bản
thân xà ngang chọn sơ bộ= 1kN/m.
+ Tổng tĩnh tải phân bớ tác dụng lên xà ngang.
n × g bt × B 1,1× 0,15× 6
g xn =
=
+1,05×1 = 2,04  kN / m 
cosα
0,993
+ Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự với mái =
0,15kN/m2. Quy thành tải tập trung tại đỉnh cột.
g xg = n × g bt × B× H = 1,1× 0,15× 6× 9,3 = 9, 20(kN)
+ Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ= 1kN/m.Quy thành lực tập trung
và mơmen lệch tâm đặt tại cao trình vai cợt

G tt = g bt × B = 1,05× 6 = 6,3(kN)
=> M tt = G tt × (L1 - h / 2) = 6,3× (0,75 - 0,5 / 2) = 3,15(kn.m)

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang9

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY
2,04kN/m

6,3kN/m

6,3kN/m

9300

3,15kN/m

6900

3,15kN/m

2400

9,2kN/m

27000

Hình 7 Sơ đồ tính khung tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)
5.2. Hoạt tải mái
Theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái
phụ thuộc vào loại mái.Với mái lợp vật liệu nhẹ như :tôn,fibroximang…trị số tiêu chuẩn

tc
2
γ = 1,3
của hoạt tải mái p m = 0,3kN / m ; hệ số độ tin cậy tương ứng p

p=
Quy đởi về tải trọng phân bớ lên xà ngang:

1,3× 0,3× 6
= 2,35kN / m
0,993

27000
ĐỜ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang10

9300

6900

2400

2,35kN/m

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

Hình 8 Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái
5.3. Hoạt tải cầu trục
Hoạt tải cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm
ngang của cầu trục.Các loại tải trọng này thông qua bánh xe cầu trục trùn x́ng vai
cợt. Như đã trình bày ở trên, ta có thông số cầu trục như sau:

Sức
trục
Q (T)

Nhịp
Lk
(m)

20

25.5

Chiều
Bề
K.Cách
cao
rộng
gabarit
gabarit
Zmin
Hk
Bk
(mm)
(mm)

(mm)
1380

180

4630

Bề
rộng
đáy
Kk
(mm)
3800

Trọng
T.
lượng
lượng
Áp lực Áp lực
xe con
cầu
Pmax Pmin
trục G
(kN)
(kN)
Gxe
(T)
(T)
15.44 1.236
138

39.2

5.3.1. Xác định áp lực thẳng đứng lớn nhất (D max) của các bánh xe cầu trục
lên vaicột.
Áp lực đứng Dmax, Dmincủa cầu trục truyền qua dầm cầu trục thành tải trọng tập trung đặt
tại vai cột. Trị số của Dmax ,Dmin có thể xác định bằng đường ảnh hưởng của phản lực gối
tựa dầm cầu trục khi các bánh xe cầu trục di chuyển đến vị trí bất lợi nhất. Với khung 1
nhịp, nhà có 2 cầu trục hoạt động, cần xét đến tải trọng của 2 cầu trục đặt sát nhau.
y1 =

B - Bk 6 - 4,63
=
= 0,22
B
6

y2 =

B - (Bk - Kk) 6 - (4,63 - 3,8)
=
= 0,86
B
6

y3 = 1
y4 =

B - Kk 6 - 3,8
=
= 0,36

B
6

 y 2, 44
c
D max = γ ct × n c × Pmax
×  yi = 1,1× 0,85×138× 2, 44 = 314,83kN
c
D min = γ ct × n c × Pmin
×  yi = 1,1× 0,85× 39, 2× 2, 44 = 89, 43kN

Với: nc = 0.85 là hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do 2 cầu trục có chế đợ làm việc
trung bình; c = 1.1 là hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục.

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang11

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

Các lực Dmax và Dmin thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó sẽ
lệch tâm so với trục cột 1 khoảng là: e = L1 - h / 2 = 0,75 - 0,5 / 2 = 0,5
Trị số của các mômen lệch tâm tương ứng:

Mmax = Dmax × e = 314,83× 0,5 = 157, 41(KN.m)
Mmin = Dmin × e = 89, 43× 0,5 = 44,11(KN.m)

P

1370

4630

4630

3800

3800

CÇu trơc 2

P

3800

P

830

0,22

CÇu trơc 1

P

3800

2200
0,36

1
0,86

6000

6000

Hình 11 Đường ảnh hưởng để xác định Dmax, Dmin
5.3.2. Lực hãm ngang của cầu trục T
Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray:
T1 =

0,5× hf ×  Q + G xe  0,5× 0,1×  200 +1, 236 
=
= 5,03  kN 
no
2

Lực hãm ngang T của toàn cầu trục tác dụng vào cợt khung thơng qua dầm hãm
T = γ ct × n c × T1 ×  yi = 1,1× 0,85× 5,03× 2, 44 = 11, 47kN
5.4. Tải trọng gió (phương ngang)
Cơng trình đang xây dựng tại q̣n Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng (vùng IIB), theo
2
TCVN 2737-1995 áp lực gió Wo = 0,95kN / m =95daN/m2.

Với các kích thước của nhà,α = 6,84o. Xét tỉ số: B/L = 72/27 >2 và tỉ số H/L =
9,3/27=0,34<0,5. Tra bảng hệ số khí động, nội suy có được các hệ số khí động như sau:

- Hệ số khí động trên mặt tường đón gió:
ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang12

ce = 0,8

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

- Hệ sớ khí động trên mặt mái đón gió:

ce1 = - 0,345

- Hệ số khí động trên mặt mái khuất gió:

ce2 = - 0, 4

(gió hút ra)

- Hệ số khí động trên mặt tường khuất gió:

ce3 = - 0,5

(gió hút ra)

(gió hút ra)

ce1= -0,4

ce= 0,8

ce3= -0,5

ce1= -0,345

4500

9000

9000

4500

27000

Hình 9 Sơ đồ xác định hệ số khí động
Tải trọng gió phân bố trên khung được xác định như sau:
* Tải trọng gió tác dụng lên cột
- Phía đón gió: Z = 9,3m => k = 0,983
q1 = γ w × ce × k × Wo × B = 1, 2× 0,8× 0,983× 0,95× 6 = 5,37kN / m
-

Phía khuất gió: Z = 9,3m+ > k = 0,983
q 0 = γ w × ce3 × k × Wo × B = 1, 2× (-0,5)× 0,983× 0,95× 6 = -3,36kN / m

* Tải trọng gió tác dụng lên mái
- Phía đón gió: Z = 10,5m => k = 1,008

q 2 = γ w × ce × k × Wo × B = 1, 2× (-0,345)×1,008× 0,95× 6 = -2,37kN / m
- Phía khuất gió: Z = 10,5m => k = 1,008
q 3 = γ w × ce × k × Wo × B = 1, 2× (-0, 4) ×1,008× 0,95× 6 = -2,75kN / m

ĐỜ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang13

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY
2,37kN/m

2,75kN/m

+ 10.5
+ 9.3

4500

9000

9000

9300

3,36kN/m

5,37kN/m

+ 6.9

4500

27000

Hình 11. Sơ đồ tính khung tải trọng gió phải
2,37kN/m

2,75kN/m
+ 10.5
+ 9.3

4500

9000

9000

9300

3,36kN/m

5,37kN/m

+ 6.9

4500

27000

Hình 12. Sơ đồ tính khung tải trọng gió trái

6. Xác định và tổ hợp nội lực
6.1. Chọn sα =0,993ơ bộ tiết diện cột và xà ngang
6.1.1. Tiết diện cột và tiết diện đầu xà thay đổi tiết diện
Chiều cao tiết diên cột chọn theo yêu cầu độ cng:
1
1
1
1
h=
ữ ìH =
ữ ì9,3 = 0, 465 ÷ 0,62  m
 20 15 
 20 15 
 chọn: h = 50cm
Theo các điều kiện cấu tạo và ổn định cục bộ chọn các kích thước tiờt din cụt:
1
1
tw =
ữ ì h 0,6 cm =  0,5 ÷ 0,71 cm
 100 70 
 Chọn t w = 1 cm

b f =  0,3 ữ 0,5 ì h = 15 ữ 25  cm 
Chọn b f = 20 cm
ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang14

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

f
2100
20×
0,632 cm ; t f t w
E
2,1×106
 Chọn t f = 1, 2 cm

200

t f b f ×

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

10

476

12

12

500
Hình 13.Tiết diện cợt

6.1.2. Tiết diện cuối xà thay đổi tiết diện và tiết diện xà không thay đổi
tiết diện.
Mômen quán tính đối với trục Xcủa tiết diện cợt
2
 b × t3
h - tf  
t w × h 3w

f
f
Ix =
+ 2× 
+ bf × t f ×

 12

12
4


2
 20×1, 23
50 -1, 2  
1× 503

Ix =
+ 2× 
+ 20×1, 2×
 = 33229,333cm 4



12
4
 12


Theo giả thuyết ban đầu
I1
33229,333
= 2,5 I 2 =
= 13291,733 cm 4
I2
2,5

Chọn phương án thay đỗi tiết diện dầm là giảm chiều cao, nên tiết diện tại vị trí
thay đỗi, các kích thước

 b ,t
f

f

, tw 

chọn giống như tiết diện cột.

Mômen quán tính theo trục X của tiết diện tại vị trí thay đỡi tiết diện
2
 b f × t 3f
t w × h 3w

 tf h w  
I2 =
+ 2× 
+ bf × t f ×  +
 
12
12
2  
2

2
 20×1, 23
1× h 3w
 1, 2 h w  
4
I2 =
+ 2× 
+ 20×1, 2× 
+
  = 29,328 cm
12
2  
 2
 12

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

Trang15

SVTH: ĐẶNG BÌNH PHƯƠNG

GVHD: TS. LÊ CƠNG DUY

Giải phương trình trên ta thu được nghiệm: h w = 29,328 cm  chọn
h w = 30 cm

6.1.3. Tiết diện dầm vai
Chiều rộng bản cánh dầm vai:
Chiều dày bản cánh dầm vai:

b dv
f 

t dv
f 

30cm

1,2cm

Chiều dày bản bụng dầm vai được xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ do phản
lực dầm cầu trục truyền vào, theo công thức:

t dv
w ³

b

dct

D max + G dct
314,83 + 6,3
=
= 0,301cm
dv
+ 2× t fdv  × f × γ c  20 + 2×1, 2  × 21×1
 họn: t w = 0,6cm

Với: bdct chọn sơ bộ là 20cm.
dv
Chiều cao của bản bụng dầm vai h w1 có thể chọn từ điều kiện chịu lực của hai

đường hàn liên kết bản bụng dầm vai với bản cánh cợt:
3
V
3
314,83 + 6,3
h dv
× dv
³ ×
= 41,94cm
w1 ³
dv
2 t w × f v × γ c 2 0,6× 21×1× 0,58
 Chọn: h w1 = 42,6cm
Để tiết kiệm vật liệu (phù hợp với biểu đồ momen uốn), chiều cao dầm vai tại vị
o
trí trọng tâm dầm cầu trục lấy nhỏ hơn ở đầu côngxon, chọn góc nghiên  20 . Chiều

cao của bản bụng dầm vai tại vị trí này được tính như sau:

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP

350

12

300
a. Tiết diện tại đầu dầm vai

326

450

6

12

0,6

426

12

12

dv
o
dv

h dv
w2 = h w1 - z × tgα = 42,6 - 25× tg20 = 33,501cm  Chọn: h w2 = 32,6cm

300
b. Tiết diện tại vị trí trọng tâm dầm cầu trục
Trang16

Đồ án kết cấu nhà thép loại nhẹ

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về