ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

MỤC LỤC
PHẦN 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA....................................................2
KHUNG NGANG............................................................................................................. 2
I/ DỮ LIỆU:...................................................................................................................... 2
II/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC:................................................................3
III/ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG:..........................6
PHẦN 2: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN..............................................................................12
PHẦN 3: THIẾT KẾ CỘT............................................................................................35
I/ XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CỦA CỘT:.................................................35
II/ NỘI LỰC TÍNH TOÁN CỦA CỘT:........................................................................36
III/ THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT TRÊN:....................................................................36
IV/ THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT DƯỚI:....................................................................40
PHẦN 4: THIẾT KẾ DÀN MÁI...................................................................................46
I/ CẤU TẠO DÀN MÁI.................................................................................................46
II/ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÀN.....................................................................46
III/ TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DÀN.................................................................47
IV/- XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÍNH TOÁN TRÊN CÁC THANH DÀN:.....................53
V/- TỔ HỢP NỘI LỰC DÀN:.......................................................................................54
VI/ XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN CÁC THANH DÀN.......................................................57
VII/ KẾT QUẢ NỘI LỰC CHẠY BẰNG SAP 2000...................................................65
PHẦN 5: BẢN VẼ CHI TIẾT.......................................................................................67

|Tr a n g 1

Đồ án Kết cấu thép 2

Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG
PHẦN 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA
KHUNG NGANG

I/ DỮ LIỆU:
1. Đề bài:
L

Hr

Q

Nhịp - m

Cao trình đỉnh ray - m

Sức trục - T

27
7.5
15
 Chiều dài nhà : £ = 144m

 Bước cột : B = 8 m
 Độ dốc mái: i=15%
 Cầu trục: chế độ làm việc trung bình, hai móc cẩu, móc cẩu mềm
 Tải trọng gió: wtc = 0.95 KN/m2 – khu vực A
 Vật liệu lợp mái: Tôn kim loại,
2. Thông số kỹ thuật:
Cường độ thiết kế của vật liệu thép
Cường độ thiết kế chịu nén của móng BTCT
Cường độ thiết kế của đường hàn góc
Cường độ chịu cắt của TCB trên biên nóng chảy
Cường độ thiết kế của đường hàn đối đầu chịu kéo,nén
Cường độ thiết kế của đường hàn đối đầu chịu cắt
Cường độ thiết kế của bu lông(cấp4,6) chịu kéo
Cường độ thiết kế của bu lông(cấp4,6) chịu cắt
Cường độ thiết kế của bu lông(cấp4,6) chịu ép mặt
Cường độ thiết kế của bu lông(cấp8,8) chịu kéo
Cường độ thiết kế của bu lông(cấp8,8) chịu cắt
Cường độ thiết kế của bu lông(cấp8,8) chịu ép mặt

f = 23 KN/cm2
Rb = 2.0 KN/cm2
fsw = 15KN/cm2
fws = 19KN/cm2
fw = 18KN/cm2
fwv = 13KN/cm2
ftb = 17KN/cm2
fvb = 15KN/cm2
fcb = 18KN/cm2
ftb = 40KN/cm2
fvb = 35KN/cm2

fcb = 32KN/cm2

3. Tiêu chuẩn thiết kế:
TCXDVN 2737 – 1995: Tiêu chuẩn về tải trọng tác động.
TCXDVN 5575 : 2012: Tiêu chuẩn về thiết kế kết cấu thép.

|Tr a n g 2

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

II/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC:
1. Thông số cầu trục:
Dựa vào các số liệu ban đầu: Sức trục Q= 15T, nhịp nhà L= 27m. Tra Catalogue của
cầu trục ta được các số liệu sau:
Lk
Bk
K
Hk
B1
(m) (mm) (mm) (mm) (mm)
25.5 6500 4400 2300
260

Ptc max
(kN)
200

Ptc min
(kN)
57,5

T
(kN)
12.93
2

Gxc Gct Kiểu
(kN) (kN) ray
70 365 KP70

Trong đó :
+ Lk: Nhịp cầu trục (khoảng cách giữa 2 tim ray).
+ Bk: Bề rộng cầu trục.
+ K : Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe cầu trục.
+ Hk : Chiều cao từ đỉnh ray đến điểm cao nhất của cầu trục.
+ B1 : Khoảng cách từ tim ray đến mép ngoài cầu trục.
+ Ptc max : Áp lực 01 bánh xe cầu trục khi vật cẩu nằm về phía bánh xe đó.
+ Ptc min : Áp lực 01 bánh xe cẩu trục khi vật cẩu nằm về phía bên kia bánh xe.
+ T: Lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu trục.
+ Gxc: Trọng lượng xe con.
+ Gct: Trọng lượng cầu trục.

2. Xác định kích thước theo phương đứng:

|Tr a n g 3

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

Q=15(T)

Cao trình đỉnh ray : Hr = 7500 mm
Chiểu cao ray và đệm ray hr = 120 mm
Chiều cao Garabin của cầu trục Hk = 2300 mm
Chiều cao dầm cầu chạy lấy sơ bộ :
= = = 800 1000 => chọn hdcc=900mm
- Không bố trí đoạn cột chôn dưới đất : hm = 0 mm
- Độ võng kết cấu mái lấy sơ bộ
∆ = = = 270 mm
- Chiểu cao cửa mái : Hcm = 1.5 m
- Chiều cao đầu dàn vì kèo : Hdd = 1.5 m
- Chiều cao dàn vì kèo giữa nhịp : Hd = 1.5 + 0.5 x L x i = 2 + 0.5 x 27 x 0.15 =
2.525 m
Chiều cao cột trên:
-

|Tr a n g 4

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

Ht = hr + hdcc + Hk + 100 + ∆ = 120 + 900 + 2300+ 100 +270 = 3690 mm
=> Chọn Ht = 3800 mm
Chiều cao cột dưới:
Hd = Hr – hr – hdcc + hm = 7500 – 120 – 900 + 0 = 6480 mm
Vậy chọn :
Ht = 3.8 m
Hd = 6.6 m
3. Xác định kích thước theo phương ngang nhà:
- Nhịp nhà: L = 27 m
- Khoảng cách giữa 2 tim ray: Lk = 25.5 m

-

Khoảng cách từ tim ray đến mép ngoài cầu trục: B1 = 260 mm
Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị:
Chiều cao tiết diện cột trên: ht =
-> Chọn ht = 350 mm
Chiều cao tiết diện cột dưới:
Chọn trục A, B ở mép ngoài cột trên và D = λ – ht – B1 = 750 – 350 –
260= 140 >70 mm ( thỏa)

|Tr a n g 5

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

-

-

Với D = 70mm là khoảng hở an toàn giữa đầu mút cầu trục và mép trong cột trên.
hd = λ = 750mm
Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng của khung ngang:
hd = 750 mm ϵ (thỏa)
hd = 750 mm ≥ = (600 ÷ 660) mm (thỏa)
hd = 750 mm ≥ 520 mm (thỏa)
 Độ lệch tâm
 Cột trên và cột dưới:
e0 == 200mm =0.2m
 Cột dưới và tim rail:
e1 == 325mm =0.325m
Nhịp cửa mái: Lcm = (9 ÷ 13.5) m
Chọn Lcm = 9 m

III/ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG:

1. Theo phương đứng:
a. Tải trọng thường xuyên
Trọng lượng vật liệu lợp mái:
- Trọng lượng vật liệu lợp tôn kim loại: gtc = 0.08 (kN/)
gtt = gtc x ng = 0.08 x 1.05 = 0.084 (kN/)
- Phân bố đều trên mặt phẳng với độ dốc 15%:
gtt = = 0.085(kN/)
- Trọng lượng lớp cách nhiệt:
Chọn sơ bộ lớp cách nhiệt có: (kN/)
= x ng =0.06 x 1.05 = 0.0063 (kN/)
Phân bố trên mặt bằng với độ dốc 15%:
= = 0.064(kN/)
- Trọng lượng xà gồ:(kN/)
= x ng =0.14 x 1.05 = 0.147 (kN/)
- Trọng lượng bản thân dàn, cửa trời và hệ giằng (mặt bằng):
Theo kinh nghiệm:(kN/)
 Chọn (kN/)
 = x ng =0.2 x 1.05 = 0.21 (kN/)
- Hoạt tải mái (thi công sửa chữa):
Đối với mái nhẹ: (kN/)
 = x np =0.3 x 1.3 = 0.39 (kN/)
- Tải trọng phân bố đều trên giàn:
Tĩnh tải: gm=x B = (0.085+0.064+0.147+0.21)x8 = 4.048 (kN/m)
|Tr a n g 6

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

Hoạt tải: pm=x B = 0.39x8 = 3.12 (kN/m)
Trọng lượng các lớp mái, kết cấu mái và hệ giằng:
g1tt + qtt =4.048 + 3.12= 7.168 kN/m
c. Áp lực của cầu trục lên vai cột
Tĩnh Tải :
(KN)
Với Q ≤ 75T có Chọn
B=8m
=
Hoạt Tải :
Các tải trọng này được xác định theo công thức:
Dmax = n x nc x Pmax x ∑yi
Dmin = n x nc x Pmin x ∑yi
Các số liệu tính toán:
- Sức cẩu của cầu trục Q = 150kN
- Hệ số vượt tải n = 1.2
- Hệ số tổ hợp nc = 0.85
- Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục tác dụng lên ray Pmax = 200 kN
- Tổng trọng lượng cầu trục G = 365 kN
- Số bánh xe một bên ray no = 2
- Áp lực tương ứng của một bánh xe cầu trục lên ray phía bên kia:
-

Bề rộng cầu trục Bk = 6500 mm
Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe cầu trục K = 4400 mm

|Tr a n g 7

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

Hình: Sơ đồ sắp xếp bánh xe cầu trục và đường ảnh hưởng phản lực gối tựa
Từ hình vẽ, chúng ta có:
y1 = 1; y2 ; y3 ; y4 ; ∑yi = 2,375
Từ đó tính được:
Dmax = 1.2 x 0.85 x 200 x 2,375 = 484, 5 kN
Dmin = 1.2 x 0.85 x 57,5 x 2,375 = 139,294kN
Độ lệch tâm: e =
Momen lệch tâm:
Mmax = Dmax x e1 = 484.5x 0.375 = 181,678 kNm
Mmin = Dmin x e1 = 139.294 x 0.375 = 52,235 kNm
2. Theo phương ngang:
a. Lực xô ngang của cầu trục
Các số liệu tính toán:
- Trọng lượng của xe con Gxc = 70 kN
- Số bánh xe của xe con nxc = 4
- Số bánh xe được hãm của xe con nxc’ = 2
- Cầu trục sử dụng móc mềm fms = 0.1
Tổng lực hãm ngang, tác động lên toàn cầu trục là
=

Lực hãm ngang tiêu chuẩn lên một bánh xe của cầu trục là
=
|Tr a n g 8

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

Lực xô ngang của cầu trục là
T = n x nc x T1 x ∑yi = 1.2 x 0.85 x 5.5 x 2,375 = 13,324 kN
Lực này được đặt ở cao trình mặt trên dầm cầu chạy, tức ở cao trình
.

H

h4 h3 h2 h1

Lực này được đặt ở cao trình mặt trên dầm cầu chạy, tức ở cao trình 7500 mm.
b. Tải trọng gió
Theo TCVN 2737 – 1995, tải trọng gió tác dụng lên khung được xác định theo công thức:
q = n x c x k x wo x B
Trong đó : - qo : áp lực gió tiêu chuẩn
Theo trên , công trình được xây ở vùng gió II , ít chịu ảnh hưởng của bão, áp lực gió tiêu
chuẩn qo=95 daN/m2
- n : hệ số vượt tải , lấy bằng 1.2

- c : hệ số khí động
Hệ số khí động c như hình sau:
Với góc nghiêng α = 9o và ,-> C1 = - 0.532, C2 = - 0.409, C3 = - 0.509

Wd

Wh

qd

qh

Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung ngang
Lấy chiều cao thanh đầu dàn là 1500 mm , bề rộng cửa mái là 1/3 nhịp tức là 9m , chiều
cao cửa mái có thể chứa được bậu cửa dưới (lấy 1350mm ), bậu cửa trên ( lấy 670mm )
và phần cánh cửa lật ( lấy 1500mm ) .Vậy chiều cao cửa mái lấy bằng 2200 mm
Vậy : + h4=1500 mm
+ h3= 1350 mm
|Tr a n g 9

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

+ h2= 1500 mm

+ h1= 670 mm
Từ đó theo TCVN 2737-1995 ta có các hệ số khí động như sau :

-0.532-0.4

-0.532-0.4

-0.409

-0.509

-0.509

Sơ đồ hệ số khí động trên khung
- k : hệ số độ cao và địa hình
Tại độ cao 10.4m ( tại A _ cánh dưới dàn vì kèo) : k=1.182
Tại cao độ đỉnh mái ( độ cao h = H + h1+h2+h3+h4 = 10.4+1.5+1.35+1.5+0.67=15.42m ):
k = 1.248
Trong khoảng từ cánh dưới dàn đến đỉnh mái hệ số k được lấy trung bình 2 giá trị trên và
bằng 1.22
Tải trọng gió phân bố đều trên cột :
-

Gió đẩy :
Gió hút :

Toàn bộ phần tải gió tác dụng từ cao trình đáy vì kèo lên đỉnh mái được qui về lực tập
trung Wd và Wh dặt tại đỉnh cột trên. Giá trị được tính như sau :
= 13.07 ( KN)

| T r a n g 10

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

= -29.20 ( KN)

PHẦN 2: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN
- Sử dụng phần mềm SAP2000 v14.2.2.
1. Sơ đồ hóa kết cấu trong SAP2000:

| T r a n g 11

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

7.168 kN/m
29.7kN/m

3.6m

3.8 m
e=0,375 m

e=0.25m

9.2m

6.6 m

27m
2. Tổ hợp tải trọng:
1. Tĩnh tải - TT
2. Hoạt tải sửa mái - HT
3. Dmax trái (Dmin phải) - DP
4. Dmax phải (Dmin trái) - DT
5. T trái - TTR
6. T phải - TTP
7. Gió trái - GT
8. Gió phải – GP

1. TĨNH TẢI

| T r a n g 12

Đồ án Kết cấu thép 2

Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

| T r a n g 13

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

| T r a n g 14

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

2. HOẠT TẢI MÁI

| T r a n g 15

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

| T r a n g 16

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

2. DMAX TRÁI

| T r a n g 17

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

| T r a n g 18

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

| T r a n g 19

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

4. DMAX PHẢI

| T r a n g 20

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

| T r a n g 21

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

| T r a n g 22

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

5. TTRÁI

| T r a n g 23

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

| T r a n g 24

Đồ án Kết cấu thép 2


Trường Đại học Bách Khoa TPHCM

GVHD:

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

5. TPHẢI

| T r a n g 25

Đồ án Kết cấu thép 2