Đồ án kết cấu thép 2 TS trần văn phúc

Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng
A.

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

SỐ LIỆU THIẾT KẾ
Bướ
c cột
(m)

ST
T

Nhịp nhà (m)

19

L1

L2

L3

36

24

36

9

Cao trình (m)
Mặt
Mặt Mặt
đất tự
nền
ray
nhiên
-0.55
0
12.2

Cầu
trục
Q
(T)

Áp lực
gió ở độ
cao 10m
qo
(daN/m2
)

Chiều
dài
nhà
(m)

Độ
dốc i

(%)

5

90

189

8

Vật liệu sử dụng
- Thép CT 34 có

B.
1.
-

Que hàn N42, phương pháp hàn tay

SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN
Chiều cao cột
Chiều cao cột được tính theo công thức sau:

Trong đó: Hr là cao độ mặt ray
H1 là chiều cao từ mặt ray đến phần cao nhất của cầu trục
C là khoảng cách an toàn từ phần cao nhất của dầm cầu chạy đến
mép dưới dầm khung, lấy C = 25cm.
là đoạn tính từ cao trình mặt nền đến mặt đất tự nhiên

-

=> Chọn chiều cao cột là H = 13.9m
Cao trình vai cột
Trong đó: Hr là cao độ mặt ray
là chiều cao ray, chọn ray P43 có , chọn
là chiều cao dầm cầu chạy, sơ bộ chọn
Với B là bước cột, B = 9m, chọn

2.

Sơ bộ kích thước tiết diện cột

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

1
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Chọn tiết diện làm cột là thép chữ I tổ hợp hàn, có tiết diện không đổi trong
suốt chiều dài cột.
Chiều cao tiết diện cột được sơ bộ theo công thức

-

=> Chọn hc = 80cm.
- Bề rộng cột được sơ bộ theo công thức

=> Chọn
- Sơ bộ chiều dày bản cánh và bản bụng
+ Bản cánh:
Trong đó: là cường độ tính toán của thép làm cột, giả thiết thép cột là thép
CT34 có

+

3.

4.
a.
-

=> Chọn
Bản bụng:

=> Chọn
Sơ bộ kích thước tiết diện dầm
Tiết diện dầm cũng được làm từ thép chữ I tổ hợp hàn. Giả thiết nội lực
tại nút khung phân bố đều cho cột và dầm, tức là độ cứng EI của dầm và
cột bằng nhau, hay ; vậy, giả thiết chọn tiết diện dầm giống như tiết diện
cột, tức là
Tải trọng tác dụng lên khung
Tải trọng gió
Trường hợp gió thổi hai bên nhà

Sơ đồ gió tác dụng vào khung ngang nhà và hệ số khí động tương ứng
Ta có:
SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

2
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

+

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Trong đó: qo là cường độ gió tiêu chuẩn, qo = 90 daN/m2
n là hệ số vượt tải, n= 1.2
c là hệ số khí động, được thể hiện trong sơ đồ ở trên
B là bược cột, B = 9m
K là hệ số gia tăng áp lực gió theo độ cao,
Giá trị gió trái tác dụng lên cột
K

n

c

1
1.06
1
1.06

1.2
1.2

1.2
1.2

0.8
0.8
-0.4
-0.4

Cột
Đón gió
Khuất
gió
+

Mái
Bên
trái
nhịp 1
Bên
phải
nhịp 1
Bên
trái
nhịp 2
Bên
phải
nhịp 2
Bên
trái
nhịp 3

Bên
phải
nhịp 3

-

10m
13.9 m
10m
13.9m

B
qo
(m) (daN/m2) (daN/m
)
9
90
777.6
9
90
825.81
9
90
-388.8
9
90
-412.91

q
(T/m)

0.778
0.826
-0.389
-0.413

Giá trị gió trái tác dụng lên mái
K
13.9m

1.062

15.340m

1.085

13.9m

1.062

15.340m

1.085

13.9m

1.062

15.340m

1.085

13.9m

1.062

15.340m

1.085

13.9m

1.062

15.340m

1.085

13.9m

1.062

15.340m

1.085

q
qo
2
(daN/m ) (daN/m) (T/m)

Ktb

n

c

B (m)

1.0735

1.2

-0.58

9

90

-605.2

-0.605

1.0735

1.2

-0.6

9

90

-626.07

-0.626

1.0735

1.2

-0.2

9

90

-208.69

-0.209

1.0735

1.2

-0.5

9

90

-521.72

-0.522

1.0735

1.2

-0.5

9

90

-521.72

-0.522

1.0735

1.2

-0.4

9

90

-417.38

-0.417

Trường hợp gió thổi vào đầu hồi

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

3
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Trường hợp gió thổi vào hai đầu nhà thì hệ số khí động c = - 0.7 đối với
các mặt mái, và c = - 0.55 đối với cột.

K
Cột

10m
13.9m
Mái

b.
-

1
1.062
1.073

5

q
B
qo
2
(m) (daN/m ) (daN/m)
(T/m)
1.2 -0.55 9
90
-534.6
-0.535
1.2 -0.55 9
90
-567.75
-0.568
n

1.2

c

-0.7

9

90

-730.75

-0.731

Hoạt tải do cầu trục
Áp lực đứng của bánh xe cầu trục

Đường ảnh hưởng của tải trọng cầu trục
Áp lực bánh xe cầu trục:
Trong đó: nc là hệ số tổ hợp do 2 cầu trục chạy tới cột, nc = 0.85
n là hệ số vượt tải, n = 1.2
Pmax, Pmin là áp lực lớn nhất, nhỏ nhất của một bánh xe, Pmax1 =
4.61 T, Pmax2 = 4.36 T, Pmin1 = 1.50 T, Pmin2 = 1.51 T
y là tung độ đường ảnh hưởng của tải trọng cầu trục

-

Tải trọng ngang do lực hãm xe con cầu trục:

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

4
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

c.

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Hoạt tải mái

Trong đó: qc là hoạt tải tiêu chuẩn, qc = 30 daN/m2
n là hệ số vượt tải, n= 1.3
B là bước cột, B = 9 m.

Tĩnh tải
Tĩnh tải tác dụng lên khung gồm tĩnh tải mái (do trọng lượng mái tôn, xà
gồ và hệ giằng mái), trọng lượng bản thân dầm cầu chạy, trọng lượng bản
thân dầm khung và trọng lượng bản thân dầm sườn tường. Để xác định tĩnh
tải mái (gồm tải trọng bản thân mái tôn và xà gồ), ta phải tiến hành thiết kế,
cấu tạo mái tôn, xà gồ
- Thiết kế, cấu tạo mái tôn và xà gồ:
+ Cấu tạo mái tôn: Chọn tôn lợp là tôn sóng vuông cao 32mm, bước xà gồ
chọn a = 1.5m

d.

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

5
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Bảng

độ
dày

sau
mạ
màu

khổ
hữu
dụng

Trọng
lượng
sau mạ
màu

Chiều
cao
sóng
vuông

Mô
men
quá
tính

Môn
men
chống
uốn

t

L

P

h

Jx

Wx

mm
0.50

mm
1000

daN/m
4.59

mm
32

cm4
7.588

cm3
3.307

Hoạt tải

daN/m2
30

Khoảng cách xà
gồ tối đa
Độ dốc
i = 10 - 15%
mm
1550

thông số kỹ thuật của tôn lợp mái:

+

Tính toán kiểm tra mái tôn
 Sơ đồ tính: Xem như dầm nhiều nhịp liên kết với xà gồ bằng các liên kết
khớp


•

Tải trọng tác dụng lên tấm tôn
Tải trọng gió

•

Hoạt tải mái

•

Trọng lượng bản thân

•

Tổng trọng lượng tác dụng lên mái tôn:
Tổ hợp cơ bản 1
Tổ hợp cơ bản 2:


•

Kiểm tra tiết diện tấm tôn
Điều kiện bền

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

6
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

•

+

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

(với f là cường độ tính toán của thép tôn, tôn là thép dập nguội f = 3285
daN/cm2).

Điều kiện độ võng

Thiết kế xà gồ: Chọn vật liệu là thép hình dập nguội, tiết diện chữ C,
nhóm thép AS570 (ASTM) có cường độ , bước xà gồ a = 1.5m
 Xà gồ chịu uốn xiên, tải trọng tác dụng vào xà gồ: gồm 2 tổ hợp; TH1 =
trọng lượng bản thân mái tôn và hoạt tải mái; TH2 = trọng lượng bản
thân mái tôn và tải trọng gió
 Trọng lượng bản thân mái tôn:


Hoạt tải mái tác dụng lên xà gồ:



Tải trọng gió tác dụng lên xà gồ:

Vì nên ta lấy để thiết kế xà gồ
Tải trọng tác dụng lên xà gồ

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

7
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng


GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Sơ đồ tính của xà gồ:

Sơ đồ tính của xà gồ trong mặt phẳng uốn:

Sơ đồ tính xà gồ ngoài mặt phẳng


Sơ bộ tiết diện xà gồ

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

8
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

=>Chọn tiết diện C25024 có Wx = 75.7 cm3,Ix = 962 cm4, A = 10.2 cm2, Wy
= 12.8 cm3.
 Xác định lại tải trọng tác dụng lên xà gồ
• Tải trọng bản thân xà gồ
•

Tải trọng tiêu chuẩn

•

Tải trọng tính toán


•

Kiểm tra lại tiết diện xà gồ
Kiểm tra bền
Ta thấy, qtt = 0.109 T/m nhỏ hơn tải trọng khi sơ bộ tiết diện xà gồ (q =
0.117 T/m) nên không cần kiểm tra bền cho xà gồ.
Kiểm tra độ võng

•

Trong đó: là độ võng theo phương y do lực gây ra.
E là mô đun đàn hồi của thép, E = 2.1x106 daN/cm2

-

Tổng tĩnh tải mái tác dụng lên khung:
Trong đó: là số lượng xà gồ trên một nửa dầm khung, với khoảng cách xà
gồ a = 1.5m thì = 9
là chiều dài một nửa dầm khung của một nhịp
Hệ số 1.2 kể đến trọng lượng của hệ giằng mái và lớp cách nhiệt,
chống thấm,…
B là bước cột

-

Trọng lượng bản thân dầm cầu chạy:
Trong đó: là hệ số tính trọng lượng dầm cầu chạy, với sức trục Q = 5T <
75T lấy .

lấy bằng bước cột 9m.

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

9
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng
-

C.
1.

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Trọng lượng bản thân của hệ giằng cột và dầm sườn tường: lấy , quy về tải
tập trung đặt tại đỉnh cột:
SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG VÀ NỘI LỰC
Tải trọng
a. Tĩnh tải

b.

Hoạt tải mái 1 (HT1)

c.

Hoạt tải mái 2 (HT2)

d.

Hoạt tải mái 3 (HT3)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

10
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

e.

Hoạt tải mái 4 (HT4)

f.

Hoạt tải mái 5 (HT5)

g.

Hoạt tải mái 6 (HT6)

h.

Hoạt tải cầu trục

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

11
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Hoạt tải dầm cầu trục Dmax phải

Hoạt tải dầm cầu trục Dmax trái

Hoạt tải hãm ngang Tmax trái (1)

Hoạt tải hãm ngang Tmax trái (2)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

12
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Hoạt tải hãm ngang Tmax phải (1)

Hoạt tải hãm ngang Tmax phải (2)

i.

Gió

Gió trái (GT)

Gió phải (GP)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

13
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Gió đầu hồi (GDH)
2.

Biểu đồ nội lực
a. Tĩnh tải

Biểu đồ mô men tĩnh tải M (Tm)

Biểu đồ lực dọc tĩnh tải N (T)

Biểu đồ lực cắt tĩnh tải Q (T)
b.

Hoạt tải 1

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

14
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ mô men HT1 (Tm)

Biểu đồ lực dọc HT1 (T)

Biểu đồ lực cắt HT1 (T)
c.

Hoạt tải 2

Biểu đồ mô men HT2 (Tm)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

15
MSSV: 10510301359

Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ lực dọc HT2 (T)

Biểu đồ lực cắt HT2 (T)
d.

Hoạt tải 3

Biểu đồ mô men HT3 (Tm)

Biểu đồ lực dọc HT3 (T)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

16
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ lực cắt HT3 (T)
e.

Hoạt tải 4

Biểu đồ mô men HT4 (Tm)

Biểu đồ lực dọc HT4 (T)

Biểu đồ lực cắt HT4 (T)
f.

Hoạt tải 5

Biểu đồ mô men HT5 (Tm)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

17
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ lực dọc HT5 (Tm)

Biểu đồ lực cắt HT5 (T)
g.

Hoạt tải 6

Biểu đồ mô men HT6 (Tm)

Biểu đồ lực dọc HT6 (T)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

18
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ lực cắt HT6 (T)
h.

Hoạt tải dầm cầu chạy

Biểu đồ mo men Dmax trái (Tm)

Biểu đồ lực dọc Dmax trái (T)

Biểu đồ lực cắt Dmax trái (T)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

19
MSSV: 10510301359

Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ mô men Dmax phải (Tm)

Biểu đồ lực dọc Dmax phải (T)

Biểu đồ lực cắt Dmax phải (T)

Biểu đồ mô men trái (1) (Tm)

Biểu đồ lực dọc Tmax trái (1) (T)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

20
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ lức cắt Tmax trái (1) (T)

Biểu đồ mô men Tmax trái (2) (Tm)

Biểu đồ lực dọc Tmax trái (2) (T)

Biểu đồ lực cắt Tmax trái (2) (T)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

21
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ mô men Tmax phải (1) (Tm)

Biểu đồ lực dọc Tmax phải (1) (T)

Biểu đồ lực cắt Tmax phải (1) (T)

Biểu đồ mô men Tmax phải (2) (Tm)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

22
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ lực dọc Tmax phải (2) (T)

Biểu đồ lức cắt Tmax phải (2) (T)
i.

Gió

Biểu đồ mô men gió trái (Tm)

Biểu đồ lực dọc gió trái (T)

Biểu đồ lực cắt gió trái (T)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

23
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ mô men gió phải (Tm)

Biểu đồ lức dọc gió phải (T)

Biểu đồ lực cắt gió phải (T)

Biểu đồ mô men gió đầu hồi (Tm)

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

24
MSSV: 10510301359


Khung Nhà Công Nghiệp 1 Tầng

GVHD: TS TRẦN VĂN PHÚC

Biểu đồ lực dọc gió đầu hồi (T)

Biểu đồ lực cắt gió đầu hồi (T)
3.

Trườn
g hợp
tải

Bảng tổ hợp nội lực các phần tử khung
a. Bảng nội lực cột biên
Cấu
kiện
tiết diện
Nội lực

1

TT

2
3
4
5
6
7

HT1
HT2
HT3
HT4
HT5
HT6
Dmax
trái
Dmax
phải
Tmax
trái (1)
Tmax
trái (2)

8
9
10
11

CỘT BIÊN

CHÂN CỘT
M
14.07
7
-8.948
-7.577
0.769
-0.435
-0.126
-3.030

ĐỈNH CỘT

N

Q

M

N

Q

-8.670

-2.589

21.904

-6.600

-2.589

-4.931
-1.301
0.093
0.029
-0.025
-0.094

-1.974
-1.336
0.124
-0.021
-0.026
-0.324

18.483
10.996
-0.952
-0.144
0.240
1.478

-4.931
-1.301
0.093
0.029
-0.025
-0.094

-1.974
-1.336
0.124
-0.021
-0.026
-0.324

1.242

0.050

0.139

-0.687

0.050

0.139

-1.028

-0.019

-0.103

0.402

-0.019

-0.103

-0.712

-0.014

-0.072

0.283

-0.014

-0.072

0.712

0.014

0.072

-0.283

0.014

0.072

SVTH: LÊ TRUNG ĐỢ

25
MSSV: 10510301359