Đồ án kết cấu thép 2 nhà công nghiệp l=32m

Đồ án Kết cấu Thép II

Đồ án Kết cấu thép
I.Xác định các thông số tính toán khung
1.Sơ đồ kết cấu khung ngang
Khung ngang là bộ phận chịu lực chính trong nhà CN. Khung ngang gồm cột
và rờng ngang, cột dạng bậc thang, rờng ngang thờng là dàn. Liên kết cột với gờng ngang là liên kết cứng nhằm tạo độ cứng lớn cho khung (vì nhà công nghiệp
1 nhịp, có cầu trục hoạt động sức nâng Q=75(t).
b

Q=75T

L

Hd

H1

H

Ht

H2

A

H3

2.Xác định kích thớc khung ngang
2.1Kích thớc theo phơng đứng
- Cao trình đỉnh ray H1 = 13,6m

- Kích thớc H2 từ mặt ray đến cánh dới của dàn vì kèo
H2 = Hc + 100 +f = 1720 + 100 + 300 = 2120mm = 2,12m
Chn H2=2.1m
Trong đó :
+ HC = 1720mm( tra bng trong sỏch) kích thớc gabarit của cầu trục, tính từ
mặt ray đến điểm cao nhất của xe con. ở đây nhà có nhịp L = 33 m nên chọn loại
cầu trục có:
Lct = 32m, tra bảng ta có HC chn cu trc GM7400
+ 100mm : khe hở an toàn giữa cầu trục và vì kèo
+ f = 300mm : kích thớc xét đến độ võng của dàn vì kèo và việc bố trí hệ
giằng thanh cánh dới.
- Chiều cao của xởng, từ nền nhà đến đáy của vì kèo
H = H1 + H2 =13,6 + 2,1 = 15,7 m
- Chiều cao thực của cột trên Ht từ vai dầm đỡ dầm cầu trục đến mép dới vì kèo
Ht = H2 + Hdcc + Hr = 2,1+ 1,1 = 3,2
Trong đó:
sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11

66


Đồ án Kết cấu Thép II

1 1
1 1
+ H dcc = ữ ữB = ữ ữ8 = ( 0.8 ữ 1) m : chiều cao dầm cầu trục
8 10
8 10
Chn Hdcc=0.9m
+ Hr = 200mm = 0,2m chiều cao tổng cộng của ray và lớp đệm ray

- Chiều cao thực của cột dới Hd từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện
Hd = H - Ht + H3 = 15,7 - 3,2 + 0,6 = 13,1 m
Trong đó:
+ H3 = 0,6m phần cột chôn dới cao trình nền
2.2Kích thớc theo phơng ngang
- Khoảng cách từ mép ngoài đến trục định vị a = 250mm.
(với nhà có sức trục Q= 40t)
- Chiều cao tiết diện cột trên ht = 500mm
1 1
( đảm bảo độ cứng ht = ữ ữH t = ( 267 ữ 320 ) mm ) chn
10 12

Ht=500mm( ly chn 500,750,1000mm)
- Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray = 750mm
(nhà có sức trục Q = 40> 75t)
Để đảm bảo cầu trục làm việc an toàn theo phơng dọc nhà cần kiểm tra điều
kiện
= 750 > B1 + (ht-a) + D = 400 + (500-250) + 60 = 710
Trong đó :
+ B1 = 400 mm : Phần đầu cầu trục lấy từ ray ra tới mép ngoài lấy theo
Catalo
+ D = 60mm : Khe hở an toàn giữa cầu trục và cột
- Trục nhánh trong cột bậc đỡ dầm cầu trục trùng với trục dầm cầu trục, có
chiều cao tiết diện cột dới
hd = a + = 250 + 750 = 1000mm
hd
1000
1
1
=

=
>
(Đảm bảo yêu cầu về độ cứng)
H d 8,9 x1000 8,9 20

sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11

67


Đồ án Kết cấu Thép II

3. Cửa mái .
- Chọn cửa mái hình thanh có hệ thanh bụng phần nhỏ
- Độ dốc i = 20%
- Cửa trời :
+ Nhịp cửa trời LCT = ( 1/3ữ1/5)L =( 6,6ữ11)m
Chn = 10m
+ Chiều cao cửa trời HCT = 1,5m ( ly theo cu to)

sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11

68


Đồ án Kết cấu Thép II

4. Mặt bằng lới cột và các hệ giằng)

Chiều dài nhà : 17xB = 17 x 6 = 102 m < 200m không cần phải bố trí khe nhiệt độ

Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dới dàn trở
lên. Chúng đợc bố trí nằm trong các mặt phẳng cánh trên dàn, mặt phẳng cánh dới dàn
và mặt phẳng đứng giữa các dàn.
a.Giằng trong mặt phẳng cánh trên.
Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng
cánh trên và các thanh chống dọc nhà. Tác dụng chính của chúng là đảm bảo ổn định
cho cánh trên chịu nén của dàn, tại nên những điểm cố kết không chuyển vị ra ngoài
mặt phẳng dàn. Các thanh giằng chữ thập nên bố trí ở hai đầu khối nhiệt độ. Sơ đồ bố
trí giằng nh hình vẽ:

hệ gằng cánh trên

b.Giằng trong mặt phẳng cánh dới.
Giằng trong mặt phẳng cánh dới đợc đặt tại các vị trí có giằng cánh trên, và ở
khoảng giữa, nh hình vẽ sau:

hệ giằng cánh dưới

c. Hệ giằng cửa mái
d. Hệ giằng đứng.
Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng các thanh đứng, có tác dụng cùng với các
giằng nằm tạo nên khối cứng bất biến hình; giữ vị trí và cố định cho dàn vì kèo khi
dựng lắp. Hệ ygiằng đứng đợc bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn,
dới chân cửa trời. Do công trình có sử dụng giàn đỡ kèo nên ta lợi dụng luôn giàn đỡ
kèo là hai hệ giăng đứng. Khi đó chỉ cần bố trí thêm giằng đứng thứ ba ở giã dàn nh
sau:

sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11

69

Đồ án Kết cấu Thép II

3400

2200

3400

hệ giằng đứng

6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

e.Hệ giằng cột.
Hệ giằng cột bảo đảm sự bất biến hình học và độ cứng của toàn nhà theo phơng
chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và bảo đảm ổn định cột.
Sơ đồ bố trí giằng cột nh hình vẽ:

hệ gằng cột

Chiều dài nhà : 17xB = 17 x 6 = 102 m < 200m không cần phải bố trí khe nhiệt độ.
Bổ trí nh trên là đảm bảo các điều kiện.

sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11

70


Đồ án Kết cấu Thép II

II. Tính toán khung ngang
1 Xác định tải trọng
Các tải trọng tác dụng lên khung ngang là: tải trọng thờng xuyên do trọng
lợng kết cấu chịu lực và kết cấu bao che; tải trọng tạm thời do cầu trục; tải trọng
gió; các tải trọng đặc biệt khác nh động đất, nổ v.v.Để tiện cho việc tính toán
khung, dới đây xác định tải trọng lên dàn, tải trọng tác dụng lên cột và tải trọng
gió.
1.1Tải trọng tác dụng lên dàn
a.Tĩnh tải do các lớp mái truyền xuống:
+ Lớp bao che:

+ Tĩnh tải mái do trọng lợng kết cấu mái truyền xuống đợc tính toán và thành
lập bảng dới đây:
Các lớp vật
Hệ số tin cậy
Giá trị
Giá trị tính
liệu
t/chuẩn
toán
sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11

71

Đồ án Kết cấu Thép II

Kg/m2

Lớp tôn
1,1
15
Lp
chng
1,1
5
núng
H s tin cy ti trng thng xuyờn ng =1,1
Ti trng thng xuyờn phõn b trờn x mỏi :
qtc = gtc xB = (15+5). 8= 160 daN/m
qtt= ng x gtc x B = 1,1.(15+5).8= 176daN/m
b.Ti trng bn than dm cu trc

Kg/m2
16,5
5,5

Gdct =à dct .L2dct = 30.82 = 1920daN

c.Ti trng bn than dm, dn hóm
Gdh = 500 ( ly theo kinh nghim ) (xem li )
Tải trọng tác dụng lên dm mỏi gồm trọng lợng của mái, của cửa trời, của
trọng lợng bản thân kết cấu, ngoài là trọng lợng tạm thời trên mái khi sử dụng.

Các tải trọng này khi tính khung đợc đa về thành tải trọng phân bố đều trên xà
ngang.
d. Trọng lợng cửa trời
Lấy trong khoảng 12 ữ 18 daN/m2
Chọn gctc = 15 daN/m2
gct = 1,1 x 15 = 16,5 daN/m2
e.Trọng lợng cánh cửa trời và bậu cửa
Các tải trọng này tập trung ở chân cửa trời. Tuy nhiên để tiện tính toán nên quy
thành phân bố đều trên mặt bằng nhà.
- Trọng lợng bậu cửa
gb = 1,1x(100 ữ 150 ) daN/m
Chọn gb = 1,1 x 140 = 154
daN/m
gb =

2 x154 2 x154
=
= 12,8 daN/m2
L
24

- Trọng lợng cửa kính
Chọn gk = 40 daN/m2 cánh cửa
gk =

g k ì ( H CT hb ) ì 2 40 ì (1,6 0.35) ì 2
=
= 4,17 daN/m2 mặt bằng
L
24

(chiều cao cửa trời HCT=1,6m ; chiều cao bậu cửa hb=0,35m)
f.Tải trọng bản thân khung ngang : Chơng trình Sap 2000 sẽ tự tính khi ta giả
thiết tiết diện cột và rờng ngang .
2/ Hot ti:
a/ Hot ti sa cha mỏi:
Theo TCVN 2737-1995, tr s tiờu chun ca hot ti thi cụng hoc sa
cha mỏi tole khụng s dng cú giỏ tr tiờu chun l 30 daN/m2, h s vt
ti l 1.3. Quy i v ti trng phõn b u trờn x ngang nh sau:
Giỏ tr tiờu chun:
ptcm = 30 x B = 30 x 8= 240 (daN/m).
Giỏ tr tớnh toỏn:
pttm = n x ptcm = 240 x 1.3 = 312 (daN/m).
b/ Hot ti cu trc:
sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11

72


§å ¸n KÕt cÊu ThÐp II

 Số Liệu cầu trục :
Sức
trục
Q
(T)
40

Nhịp
Lk

(m)

Kh.các
h Zmin
(mm)

32

300

Bề
rộng
đáy
Kk(mm)
5100

T.lượn
g xe
con
Gxc(T)
2.95

Áp
lực
Pmax
(kN)
280

Áp
lực

Pmin
(kN)
84.7

 Trị số của Dmaxtc, Dmintc 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
các vị trí bất lợi nhất. Xét tải trọng của hai cầu trục đặt sát nhau như
hình:

 Trị số áp lực đứng tiêu chuẩn của cầu trục truyền lên vai cột
xác định theo công thức sau:

D tc max = n.nc Pmax ∑ yi = 0.85 x 28000 x (1 + 0.842 + 0.363 + 0.204) = 57334(daN ).
D tc min = n.nc Pmin ∑ yi = 0.85 x8470 x (1 + 0.842 + 0.363 + 0.204) = 17344( daN ).

 Các lực Dmaxtc, Dmintc thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền
vào vai cột, do đó sẽ lệch tâm so với trục cột là ek = 0.5m. Trị số
của các momen lệch tâm tương ứng là:
 Mtcmax = ekDtcmax = 0.5 x 57334 = 28667(daNm).
 Mtc min = ek Dtcmin = 0.5 x 17344 = 8672 (daNm).
Xác định lại ek ??xem sách
 Trị số áp lực đứng tính toán và các moment lệch tâm tính toán
tương ứng với hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục n =1.2
 Dttmax = nDtcmin =1.2x57334 = 68801 daN
 Dttmin = nDtcmin = 1.2x17344 = 20813 daN
 Mttmax = nMtcmax= 1.2x28667 = 34400(daNm).
 Mtt min = nMtcmin = 1.2x8672 = 10406(daNm).
sinh viªn: §ç Anh TuÊn- Líp B2K11

73

§å ¸n KÕt cÊu ThÐp II

 Lực hãm ngang của cầu trục:
 Lực hãm ngang tiêu chuẩn Ttc của cầu trục tác dụng vào cột
khung thông qua dầm hãm xác định theo công thức sau:
T tc = ncT1 ∑ yi

,trong đó:
 T1: lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục:
T1

∑T
=

tc
0

no

f ( Q + Gxecon ) × no' 0.1(40000 + 2950)
=
=
= 1074(daN ).
n ' × no
2 x2

tc

T = 0.85 x 1074 x 2.409= 2199 (daN).
 Lực hãm ngang tính toán Ttt với hệ số vượt tải lấy bằng 1.2:
Ttt = nTtc =1.2 x 1074 = 2639 (daN).
c/ Tải trọng gió:
-Trị số của tải trọng gió tác dụng lên khung được xác định theo công thức
sau:
q = nqokcB
Trong đó:
• n= 1.3.
• qo= 84 (daN/m2).
• k: hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, tra bảng 5 TCVN
2737 - 1995, với độ cao < 10m lấy k =1.(Tra theo dia hinh B ?)
BẢNG XÁC ĐỊNH HỆ SỐ
K
z(m)
k
-0.6
0
10
1
10.3
1.005
15.7
1.090
19.0
1.105
20.5
1.140

• c: hệ số khí động lấy theo sơ đồ 8 bảng 6 TCVN 2737 - 1995.

• B= 8m.
BẢNG XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ
sinh viªn: §ç Anh TuÊn- Líp B2K11

74


§å ¸n KÕt cÊu ThÐp II

qi

k

c

q1
q2
q3
q4
q5
q6
q7
q8
q9
q10

1
1.003
1.048
1.098

1.126
1.126
1.098
1.048
1.033
1

0.8
0.8
0.06
0.7
-0.06
-0.6
-0.6
-0.5
-0.4
-0.4

sinh viªn: §ç Anh TuÊn- Líp B2K11

Giá trị áp
lực gió
(daN/m)
699
700
55
671
-59
-590
-576

-458
-361
-349

75