đồ án kết cấu thép + file cad

MỤC LỤC


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

THUYẾT MINH
I. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG:
1. Đặc trưng của cầu trục :

Sức nâng : 10T (9,0 MT)
Loại cầu trục TRDG ( top running double box girder crane), do hãng ACE sản suất
tra Catalog (mã hiệu cầu trục A1060500)
LCR(mm)
18290

W(mm)
2900

D(mm)
1040

H(mm)
150

BW(kg)
8030

TW (kg)
2500

Pmax(kg)

7790

Pmin(kg)
2007,5

2. Kích thước theo chiều đứng công trình:
2.1. Chiều cao phần cột dưới:

 Chọn
Trong đó :

 Chọn

2.2. Chiều cao phần cột trên:

 Chọn

2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Trong đó D = 1040 mm, F1 = 100 mm, (chọn F0 = 0).
2.3. Chiều cao tiết diện ngang lớn nhất và bé nhất của dầm vì kèo :

 Chọn

 Chọn
3. Kích thước theo phương ngang của nhà:
3.1. Chiều cao tiết diện ngang của cột:

3.2. Bề rộng cánh dầm và cột:

 Chọn
3.3. Bề dày cánh và bụng:
Bản cánh:

 Chọn
Bản bụng:

3


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Chọn

Trong đó:
3.4. Bề rộng nhà:
Chọn BW = 21000 (mm) = 21 m
3.5. Kiềm tra khe hở ngang an toàn giữa cột và dầm cầu trục:

Trong đó : lấy chiều cao tiết diện dầm tường = 200 mm.

8500

2000

i = 1/10

700

+0.000
21000

Kích thước khung ngang
II. TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG:
1. Tịnh tải:
1.1. Tải trọng mái và xà gồ:

4


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Nhà xưởng được xây ở vùng II-A, địa hình C
Do đại đa số các nhà công nghiệp hiện nay thường sử dụng mái tôn, với bề dày thông dụng
2
từ 0,4 đến 0,7 m (trọng lượng trung bình 0,05 đến 0,08 kN/m ) cộng thêm trọng lượng xà
gồ và giằng mái

ta có thể lấy sơ bộ 0,1 kN/m2

1.2. Tải trọng vách:
Vách Tole được sử dụng phổ biến hiện nay, với trọng lượng bản thân tương tự vách tole.

1.3. Trọng lượng bản thân của kết cấu:
Trọng lượng bản thân được tính tự động trong Sap 2000.
2. Hoạt tải:
2.1. Áp lực thẳng đứng của cầu trục:

Tải trọng thẳng đứng lớn nhất Dmax và bé nhất Dmin do cầu trục truyền lên vai cột ( giá trị
tính toán) được tính như sau :

Để đơn giản, ta nhập luôn phần TLBT của dầm đở cầu trục và ray vào phần tải trọng thẳng
đứng của cầu trục ( với cầu trục có sức nâng dưới 25 tấn, trọng lượng dầm đỡ cầu trục và
ray:
5


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Độ lệch tâm của tải trọng thẳng đứng:

2.2. Lực xô ngang của cầu trục:

Trong đó :
2.3. Hoạt tải mái:
Đối với mái nhẹ, theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa
chửa (mái lợp tôn) là 0,3 kN/m2,hệ số vượt tải là 1,3.

2.4. Tải trọng gió:
B: bề rộng đón gió (m).
: hệ số vượt tải = 1,2.

Áp lực gió tiêu chuẩn (vùng II.A), địa hình C :
Dựa vào bảng 5 (trang 22) TCVN 2737 – 1995
: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo chiều cao .
6

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Hệ số khí động : lấy theo “ sơ đồ 2 – bảng 6 (trang 25)– TCVN 2737 :1995”

0
5,7
20

-0,6
-0,543
-0,4

Tải trọng gió phân bố trên cột :
Phía đón gió :

Phía khuất gió :

Tải trọng phân bố đều trên kèo :
Phía đón gió :

Phía khuất gió :

III. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG:
1. Mô hình các phần tử trong khung
7


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

8

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

9


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

2. Các trường hợp tải trọng:

TĨNH TẢI

Hoạt Tải Mái

10


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Dmax trái

Dmax Phải
11


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

T Trái

T Phải

12


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Gió Trái

Gió Phải

13


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

3. Cấu trúc tổ hợp:
TÊN
TH1
TH2
TH3
TH4
TH5
TH6
TH7
TH8
TH9
TH10
TH11
TH12

TH13
TH14
TH15
TH16
TH17
TH18
TH19
TH20
TH21
TH22
TH23
TH24
TH25
TH26
TH27
TH28
TH29
TH30
TH31
TH32
TH33
TH34
TH35
TH36
TH37
TH38
TH39
TH40
TH41
BAO

CẤU TRÚC
1TT+1HT
1TT+1HTDT
1TT+1HTDP
1TT+1GT
1TT+1GP
1TT+1HTDT+1HTTT
1TT+1HTDP+1HTTT
1TT+1HTDT+1HTTP
1TT+1HTDP+1HTTP
1TT+0,9HT+0,9GT
1TT+0,9HT+0,9GP
1TT+0,9HT+0,9HTDT
1TT+0,9HT+0,9HTDP
1TT+0,9HTDT+0,9GT
1TT+0,9HTDT+0,9GP
1TT+0,9HTDP+0,9GT
1TT+0,9HTDP+0,9GP
1TT+0,9HT+0,9HTDT+0,9HTTT
1TT+0,9HT+0,9HTDP+0,9HTTT
1TT+0,9HT+0,9HTDT+0,9HTTP
1TT+0,9HT+0,9HTDP+0,9HTTP
1TT+0,9HT+0,9HTDT+0,9GT
1TT+0,9HT+0,9HTDT+0,9GP
1TT+0,9HT+0,9HTDP+0,9GT
1TT+0,9HT+0,9HTDP+0,9GP
1TT+0,9HTDT+0,9HTTT+0,9GT
1TT+0,9HTDP+0,9HTTT+0,9GT
1TT+0,9HTDT+0,9HTTT+0,9GP

1TT+0,9HTDP+0,9HTTT+0,9GP
1TT+0,9HTDT+0,9HTTP+0,9GT
1TT+0,9HTDP+0,9HTTP+0,9GT
1TT+0,9HTDT+0,9HTTP+0,9GP
1TT+0,9HTDP+0,9HTTP+0,9GP
1TT+0,9HT +0,9HTDT+0,9HTTT+0,9GT
1TT+0,9HT +0,9HTDP+0,9HTTT+0,9GT
1TT+0,9HT +0,9HTDT+0,9HTTT+0,9GP
1TT+0,9HT +0,9HTDP+0,9HTTT+0,9GP
1TT+0,9HT +0,9HTDT+0,9HTTP+0,9GT
1TT+0,9HT +0,9HTDP+0,9HTTP+0,9GT
1TT+0,9HT +0,9HTDT+0,9HTTP+0,9GP
1TT+0,9HT +0,9HTDP+0,9HTTP+0,9GP
TH1,TH2,……,TH41

DẠNG TÔ HỢP
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD

ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ENVELOPE

14

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

4. Kết quả phân tích nội lực :
Sử dụng chương trình tính toán kết cấu Sap 2000 để xác định nội lực

Biểu đồ bao moment (kNm)

15


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Biểu đồ bao lực dọc (kN)

Biểu đồ bao lực cắt (kN)
16


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

IV.
Tính toán và bố trí thép :
1. Thiết kế vì kèo:
Tính toán kiểm tra tiết diện kèo thép I200x8x(700-300)x5 và I200x8x300x5.
Vật liệu thép:SS400 có E = 200 GPa, fy = 245 MPa, fu = 400 MPa.
Que hàn : N42 có fwun = 410 MPa , công nghệ hàn : SMAW (hàn tay).
Hệ số làm việc của kết cấu:γc = 0,9.
Khoảng cách giữa các xà gồ mái , các dầm vách là 1,5 m.

• Nội lực tính toán:
Từ kết quả phân tích khung ngang , ta lựa chọn các kết quả nguy hiểm cho vì kèo.
Mỗi phần tử cần chọn giá trị nội lực tại 5 vị trí.
Các giá trị nội lực là:

Phần tử

Mặt cắt

Mmin(kNm)

Vtu(kN)

Mmax(kNm)

Vtu(kN)

(kN
)

3

4

0
1,319
2,638
3,957
5,276
0

1,495
2,99
4,485
5,98

-185,71
-133,15
-87,77
-49,49
-28,29
-28,29
-25,06
-22,3
-18,33
-13,45

-42,58
-37,12
-31,7
-26,35
-13,6
-13,6
-1,64
-2,55
-3,47
-2,09

115,11
91,02
69,12

49,48
32,17
32,17
33,07
41,35
42,66
42,28

19,08
17,44
15,75
14,02
12,22
12,22
-8,92
-3,64
1,65
2,87

43,09
37,22
31,7
26,35
21,04
21,04
15,75
10,47
6,77
6,93

1.1. Kiểm tra tiết diện I200x8x700x5 :

17


700
8

716

8

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

150
Module kháng uốn yêu cầu:

Chiều cao hợp lý của bản bụng:

 Chọn

Chiều cao hợp lý của bản bụng: (áp dụng cho dầm có

)

 Chọn
Kích thước cánh dầm:

18

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Ta có

•

1.1.1. Kiểm tra bền:
Kiểm tra theo điều kiện bền uốn :
M
kNm

hw
tw
bf
tf
(mm) (mm) (mm) (mm)

185,71

700

5

200

8

185,71

600

5

150

8

Ix (cm4)
54394,4
9
31181,1
2

f
(kN/cm2
)

γc.f
(kN/cm2
)

(kN/cm2)

0,9

22,3

20,07

12,22

0,9

22,3

20,07

18.34

Wx
(cm3)

γc

1519,4
1012,3
7

-

Các đặc trưng hình học của tiết diện:

Module kháng uốn:

Moment tĩnh:

19

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Diện tích tiết diên:
cm2
Bán kính quán tính:

cm

cm
•

Kiểm tra tiết diện theo ứng suất pháp:

•

Kiểm tra tiết diện theo ứng suất tiếp:

•

Kiểm tra tiết diện theo ứng suất tương đương:
là các ứng suất tại nơi tiếp giáp cánh & và bụng dầm.

 Để cho bài toán kinh tế hợp lý nên ta chọn tiết diện I150x8x600x5
20


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

•

Liên kết cánh với bụng dầm:
Đường hàn góc liên kết cánh và bụng dầm có chiều cao như sau trên suốt chiều dài dầm
và không nhỏ hơn giá trị tối thiểu cho trong bảng 43 (trang 77) của TCXDVN 338:2005
Chiều cao đường hàn:
Trong đó:

1.1.2.
Kiểm tra tiết diện theo ổn định cục bộ:
• Bản cánh phải thỏa mãn điều kiện :

• Bản bụng phải thỏa mãn điều kiện:

 Phải gia cường bản bụng dầm bằng sườn cứng ngang
Bề rộng sườn:

21


N KT CU THẫP

B dy sn:

600
8

616

8

Chn

150
TIE
T DIE
N XAỉNGANG Lễ
N NHA
T
TL:1/10
1.1.3. Kim tra tit din theo iu kin tng th:
B trớ cỏc thanh ging cỏnh di , ti mi v trớ x g (cỏch nhau 1,5m):

Tớnh theo cụng thc 5.19 bng 13 (trang 25) trong TCXDVN 338:2005

22


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

300
8

316

8


không cần kiểm tra ổn định tổng thể
1.2. Kiểm tra tiết diện I150x5x300x8:

150

Module kháng uốn yêu cầu:

Chiều cao hợp lý của bản bụng:

 Chọn
Chiều cao hợp lý của bản bụng:

 Chọn
23


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Kích thước cánh dầm:

Ta có

•

1.2.1.
Kiểm tra bền:
Kiểm tra theo điều kiện bền uốn :

M
kN.m
42,66
42,66

hw
(mm

)
300
200

tw
(mm
)
5
5

bf
(mm)
150
150

tf
(mm
)
8
8

Ix
(cm4)

Wx
(cm3)

γc
-

6818,12
2930,45

431,53
271,34

0,9
0,9

f
(kN/cm2
)
22,3
22,3

γc.f
(kN/cm2
)
20,07
20,07

(kN/cm2)
9,89
15,72

Các đặc trưng hình học của tiết diện:

Module kháng uốn:

Moment tĩnh:

24


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

Diện tích tiết diên:
(cm2)
Bán kính quán tính:

(cm)

(cm)
•

Kiểm tra tiết diện theo ứng suất pháp:

•

Kiểm tra tiết diện theo ứng suất tiếp:

•

Kiểm tra tiết diện theo ứng suất tương đương:

Trong đó:

là các ứng suất tại nơi tiếp giáp cánh & và bụng dầm.

 Để cho bài toán kinh tế hợp lý ta chọn lại tiết diện I150x8x200x5

25