ĐỒ án NHÀ CÔNG NGHIỆP một TẦNG BẰNG THÉP

ĐỒ ÁN
NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BẰNG THÉP

A.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.
Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng,một nhịp với
các số liệu cho trước như sau:
- Nhịp khung ngang:

L =24(m)

- Bước khung (bước cột): B = 6(m)
- Chiều dài nhà:

b = 60(m)
(sin
cos
,17
099
)
⇒ α= =0,50995

- Độ dốc mái:

i =10% ;
- Sức nâng cầu trục:
- Cao trình đường ray:

Q = 6,3(Tấn), cần trục làm việc trung bình
7,5(m)

- Phân vùng gió II.B (địa điểm xây dựng: Hà Nội) có:

áp lực gió

W0 = 95daN / m 2 = 0,95kN / m 2

- Vật liệu thép CCT34 có : §
f = 210 N / mm 2 = 21kN / cm 2

* Cường độ

f v = 120 N / mm 2 = 12kN / cm 2

* Cường độ

f em = 320 N / mm 2 = 32kN / cm 2

* Cường độ

tính toán:

chịu cắt :

chịu ép mặt:
1


E = 2,1.10 5 N / mm 2 = 2,1.10 4 kN / cm 2

* Mođun

đàn hồi:

-

2
Bê tông móng : Rb = 11,5MPa = 1,15kN / cm

B20 có
Rbt = 0,9 MPa = 0,09kN / cm 2

B. THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
1. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG.

1.1 Theo phương thẳng đứng.
Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H 2 = H K + bk = 0,81 + 0,2 = 1,01(m)

Với:

HK =

0,81 - chiều cao

gabarit cầu trục (tra theo catalo cầu

trục)
khoảng hở an toàn

bK = 0,2(m)

giữa cầu trục với xà ngang.
Chiều cao của cột khung: (coi cao trình đáy cột ở cốt +0.00)

H = H 1 + H 2 = 7,5 + 1,01 = 8,51(m)

trong đó: - cao trình đỉnh ray.

H 1 = 7,5(m)

Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:
1,01+0,6+0,2=1,81(m)

H t = H 2 + H dct + H r =

trong đó: - chiều cao dầm cầu

H dctH=÷dct0,6m

trục, chọn sơ bộ khoảng 1/81/10 nhịp (0,60,75 m).Chọn
- chiều cao của ray và đệm,

Hr

lấy sơ bộ 0,2m

Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên vai cột:
8,51-1,81=6,7(m)

Hd = H − Ht =

1.2 Theo phương ngang.
2

Coi trục định vị trùng với trục đường trục của cột. Khoảng cách từ trục
định vị đến trục ray cầu trục:
L1 =

trong đó: = 24m

L − LK 24 − 22,5
=
= 0,75( m)
2
2
L

- nhịp của khung

= 22,5m - nhịp cầu trục, lấy

LK

theo catalo cầu trục.

Chiều cao cột chọn theo yêu cầu về độ cứng và cấu tạo:
. Chọn h=0,4m

h = (1 / 15 ÷ 1 / 20) H = (0,42 ÷ 0,56m)

Khe hở giữa cầu trục với mép cột:
(tra theo

z = L1 − h / 2 = 0,75 − 0,4 / 2 = 0,5 > Z min = 0,16m

catalo)
+9.500
i=10%

+8.300
2100
8300

7000

+6.200

6200

1300

250

+0.00
750

25500
27000

750

Hình 1.1: Các kích thước chính của khung
2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG.

2.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải).
3


Trọng lượng bản

H = H 1 + H 2 = 7,5 + 1,01 = 8,51(m)

thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt, xà gồ mái: 0,15
Trọng lượng bản thân xà ngang lấy sơ bộ khoảng 1kN/m
Tổng tĩnh tãi phân bố đều tác dụng lên xà ngang:
g = 1,1.0,15.6 + 1,05.1 = 2,04(kN / m)

Trọng lượng bản

H = H 1 + H 2 = 7,5 + 1,01 = 8,51(m)

thân của tôn t ường và xà gồ tường lấy như mái là 0,15.Quy thành lực tập
trung đặt ở đỉnh cột.
G1= 1,1.0,15.6.8,51=8,425(kN)
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m. Quy thành tải
trọng tập trung và mô men lệch tâm đặt tại cao trình vai cột:
G2=1,05.1.6=6,3(kN)
M=G2.= 6,3.0,75=4,725

L1

(kN.m)

2.2 Hoạt tải mái.
γ = 1,32
Theo TCVN 2737-1995, trị số kNp / m tiêu chuẩn của hoạt tải thi công

hoặc sửa chữa mái là 0,3, hệ số vượt tải .
Quy đổi thành lực phân bố đều trên xà ngang:
p = 1,3.0,3.6 = 2,34( kN / m)

2.3 Tải trọng gió.
Theo TCVN 2737-1995,

w0 = 0,95kN / m 2

Hà Nội thuộc phân vùng gió II-B, có áp lực gió tiêu chuẩn , hệ số vượt tải 1,2.
Căn cứ vào hình dạng, sơ đồ nhà ta có thể xác định các hệ số khí động của
tải trọng gió theo chỉ dẩn dẫn xác định hệ số khí động (bảng 6)-TCVN2737

4


Ứng với và nội suy

hCe
Ce
/αL12===50−,−
,71
03546
0,37
,04

được: ; ;
Ứng với và lấy :

b /hL/ L
=Ce
=
6030/,=
3546
24−0=,52<,50,>5 2

Dựa vào bảng III.2 phụ lục ta xác định được hệ số k kể đến sự thay đổi áp
lực gió theo độ cao và dạng địa hình. Nội suy ta có:
Đối với cột ; đối với mái

k mc = 0,96
99

5


-0,37
=
1
e
C
+ Phía đón gió: 1,2.0,95.0,96.0,8.6=5,25(kN/m)

-Tải trọng gió tác dụng lên cột:

Ce2=

-0,4

+ Phía khuất gió: 1,2.0,95.0,96.0,5.6=3,28(kN/m)

Ce3= -0,5

- Tải trọng gió tác dụng lên mái:

H=8510

Ce=+0,8

+ Phía đón gió: 1,2.0,95.0,99.0,37.6=2,5(kN/m)
+ Phía khuất gió:1,2.0,95.0,99.0,4.6=2,71(kN/m)

L=2400

Hình 2.1: Hệ số khí động
2.4 Hoạt tải cầu trục.
Các thông số cầu trục nâng 6,3 tấn tra theo phụ lục như sau:
Sức

LK

trục Q Nhịp
(m)
(T)

HK

Z min

Ch.cao

Kh.cách

gabirit

(mm)

(mm)

6,3

22,5

810

160

BK

KK

T.lượng G XC (T )

Pmax

Pmin

Bề rộng Bề rộng cầu trục T.lượng Áp lực Áp lực
gabita
đáy
G(T)
(mm)

(mm)

3880

3200

9,22

xe con

(kN)

(kN)

0,59

48,7

16,7

6


Tải trọng cần trục tác dụng lên phương ngang bao gồm áp lực đứng và lực

hãm ngang xác định như sau:
4. SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG.

4.1 Các trường hợp tải trọng

H ình 4.2: Sơ đồ tính khung với tĩnh tải

Hình 4.3: Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái nữa trái
7


Hình 4.4: Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái nữa phải

Hình 4.5: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió trái sang

8


Hình 4.6: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió phải sang

Hình 4.7: Sơ đồ tính khung

Dmax

ngang với áp lực đứng lên cột trái

9


Hình 4.8: Sơ đồ tính khung

Dmax

ngang với áp lực đứng lên cột phải

Hình 4.9: Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang T lên cột trái

10


Hình 4.10: Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang T lên cột phải
5.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC.

Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải
bằng phần mềm SAP2000. Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu
đồ, và bảng tổ hợp nội lực.Do khung có kết cấu đối xứng và tải trọng đối xứng
nên ta chỉ tổ hợp nội lực và tính toán cho một nữa khung (chọn nữa khung bên
trái). Số hiệu thanh (frame) và điểm (joint) trong SAP như hình 12.
5
3

Hình 5.1:
Số hiệu

2
2

4
3

4

8

9

8
7
6

7

thanh và
1

điểm

5

trong
SAP

1

6

11


Hình 5.2: Mômen do tĩnh tải

Hình 5.3: Lực dọc do tĩnh tải

12


Hình 5.4: Lực cắt do tĩnh tải

Hình 5.5: Mômen do hoạt tải chất nữa mái trái

13


Hình 5.6: Lực dọc do hoạt tải chất nữa mái trái

Hình 5.7: Lực cắt do hoạt tải chất nữa mái trái

14


Hình 5.8: Mômen do hoạt tải chất nữa mái phải

Hình 5.9: Lưc dọc do hoạt tải chất nữa mái phải

15


Hình 5.10: Lực cắt do hoạt tải nữa mái phải

Hình 5.11: Mômen do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải)

16


Hình 5.12: Lực dọc do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải)

Hình 5.13: Lực cắt do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải)

17


Hình 5.14: Mômen do gió trái sang

Hình 5.15: Lực dọc do gió trái sang

18


Hình 5.16: Lực cắt do gió trái sang

Hình 5.17: Mômen do gió phải sang

19


Hình 5.18: Lực dọc do gió phải sang

Hình 5.19: Lực cắt do gió phải sang

20

Hình 5.20: Mômen do áp lực cầu Dmax

trục đặt trên cột trái

Hình 5.21: Lực dọc do áp lực cầu Dmax

trục đặt trên cột trái

21


Hình 5.22: Lực cắt do áp lực cầu Dmax

trục đặt trên cột trái

Hình 5.23: Mômen do áp lực cầu Dmax

trục đặt trên cột phải

22


Hình 5.24: Lực dọc do áp lực cầu Dmax

trục đặt trên cột phải

trang này để
gh ép bảng

thống k ê

23


BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC
Cấu
kiện

Tiết
diện
Chân
cột

Dưới
vai
Cột
Trên
vai

Đỉnh
cột

Nộ
i
lực

M
N
V

M
N
V
M
N
V
M
N
V

Đầu
xà

M
N
V

Cuối
xà

M
N
V

Đầu
xà

M
N
V

Đoạn
xà 1

Đoạn
xà 2
Cuối
xà

M

Tổ hợp cơ bản 1
M max , N tu M min , N tu N max , M tu

(Đơn vị kN, kN.m)
Tổ hợp cơ bản 2
M max , N tu M min , N tu N max , M tu

1,5

1,4

1,7

1,5,7,9

152,36
-6,23
46,33
1,4

137,54
-67,55
-40,50
1,4
132,81
-61,25
-40,50
1,4
206,11
-61,25
-40,50
1,5
56,57
2,49
8,29
1,5
26,94
2,31
6,45
1,5
26,94
2,31
6,45
1,4
62,23

-133,79
-67,55
-40,50
1,5

-40,25
-6,23
11,16
1,5
-44,97
0,07
11,16
1,5
-56,57
0,07
1,66
1,4
-206,11
-45,55
-48,53
1,4
-46,23
-43,80
-31,01
1,4
-46,23
-43,80
-31,01
1,5
-10,11

-68,56
-159,92
-28,16
1,7

120,13
-159,92
-28,16
1,4
132,81
-61,25
-40,50
1,4
206,11
-61,25
-40,50
1,4
-206,11
-45,55
-48,53
1,4
-46,23
-43,80
-31,01
1,4
-46,23
-43,80
-31,01
1,4
62,23

138,37
-117,83
34,43
1,4,7,9

185,08
-173,50
-49,11

1,4,8,10
202,70
-59,66
-47,58
1,5,7,9
63,42
-8,96
7,35
1,5,7,9
35,55
-9,04
6,51
1,5,7,9
35,55
-9,04
6,51

1,4,6,8,1
0
-203,32
-76,73
-53,91

1,5,7,9
-73,14
-2,00

-1,10
1,5,7,9
-63,42
-2,00
-9,65
1,4,8,10
-202,70
-52,45
-46,25

1,5,7,9
-10,06

1,4,7
-131,54
-173,26
-46,41
1,4,7
179,41
-173,26
-46,41

1,4,7,9
-172,99
-52,20
-43,79
1,4,7,9
-30,31
-50,54
-27,20

-30,31
-50,54
-27,20
1,4,7,9
55,05

24


N
V

-40,29
4,03

1,94
2,77

-40,29
4,03

-9,21
4,83

-47,23
5,97

7. THIẾT KẾ CỘT KHUNG

7.1 Thiết kế tiết diện cột.

Tiết diện cột khung và các đặc trưng hình học của tiết diện chọn như phần
thiết kế sơ bộ.
Từ bảng tổng hợp nội lực ta chọn ra cặp nội tính toán (bất lợi nhất):
M = 185,08 kN.m
N = -173,50 kN
V = -49,11 kN

Đây là cặp nội lực dưới vai cột , trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải
trọng 1,4,7,9 gây ra.
Độ lệch tâm tương đối:
mx =

M A 185,08.100
76
.
=
.
= 7,8542
me =
η .m x 1032.22
N Wx
173
,50

Độ lệch tâm
quy đổi:
Tra bảng IV.5 phụ lục - với loại tiết diện số 5 ta có:
= 0,5
*:
η = (1,75 − 0A,1f m/ A

x )w− 0,02(5 − m x )λ x
= (1,75-0,1.7,8542)0,02.(5-7,8542).2,167=1,08827
1 (5 − m x ) λ x
*:
η = (1,9 − 0,1Amf x/)A−w0≥,02
= (1,9-0,1.7,8542)-0,02.
(5-7,8542).2,167=1,23827
1,10494
Với nội suy có A f η1=.20
=
= 0,55556
me =Aw1,10494
7,8542 = 8,6784
Suy ra:
0,9..40
7.2 Kiểm tra tiết diện
cột đã chọn.
7.2.1 Kiểm tra bền.
Do nên ta không phải kiểm me = 8,6784 < 20
tra bền.
8.2.2 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể.
* Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra
theo công thức sau.
N
σx =
< γ c.f
φmλc ex=φ==e0.8,A
14004
,6784
2

,
167
= 16,302 < γ c . f = 1.21 = 21(kN / cm 2 )

Với và , tra σ = 173,5
x
0,14004.76
bảng IV.3 phụ
lục, nội suy ta
có: suy ra:
* Điều kiện ổn định tổng thể của cột ngoài mặt phẳng khung được kiểm
tra theo công thức sau.(theo điều 5.4.2.5 TCXDVN : 338-2005)
25