ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN
TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
----
ĐỒ ÁN MƠN HỌC
THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP THEO TIÊU CHUẨN AISC
Giáo viên hướng dẫn : TS. X
Sinh viên thực hiện: Y
MSSV
: 18511100XX
Lớp
: CDXX
TP Hồ Chí Minh 07/2021
SVTH: - 18511100XX
1
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
MỤC LỤC
SỐ LIỆU THIẾT KẾ VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN...........Error: Reference source not found
1. Số liệu thiết kế................................................................. Error: Reference source not found
2. Nội dung thực hiện:......................................................... Error: Reference source not found
CHƯƠNG 1. KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG..................Error: Reference source not found
1 .Sơ đồ kết cấu khung ngang............................................. Error: Reference source not found
1.2 kích thước theo phương đứng.......................................................................................... 8
1.3 Chọn sơ bộ kích thước theo phương ngang..................................................................... 9
1.3.1 Tiết diện cột..........................................................................................................9
1.3.2 Tiết diện xà mái.................................................................................................10
1.3.3 Tiết diện vai cột.........................................Error: Reference source not found
1.3.4 Tiết diện cửa trời......................................Error: Reference source not found
1.4 Hệ giằng........................................................................................................................... 14
1.4.1 Vai trò của hệ giằng..........................................................................................14
1.4.2 Hệ giằng cột........................................................................................................14
1.4.3 Hệ giằng mái......................................................................................................15
1.5 Xác định tải trọng lên các khung ngang........................................................................ 16
1.5.1 Tĩnh tải................................................................................................................16
1.5.2. Hoạt tải..............................................................................................................17
1.5.3. Tải trọng gió .....................................................................................................22
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ................................................................................................ 26
2.1 Thiết kế xà gồ cột............................................................................................................. 26
2.1.1. Xác định các loại tải tác dụng lên xà gồ........................................................26
2.1.2. Kiểm tra bền.....................................................................................................27
2.2. Thiết kế xà gồ mái.......................................................................................................... 26
2.2.1. Xác định các loại tải tác dụng lên xà gồ mái................................................28
2.2.2. Trường hợp 1: TT+HT mái............................................................................29
2.2.3. Trường hợp 2: TT+Gió....................................................................................30
CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG, NỘI LỰC KHUNG
32
3.1 Mơ hình khung ngang..................................................................................................... 32
3.2. Sơ đờ tính....................................................................................................................... 32
3.3. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung............................................................................... 33
3.3.1 Nội lực khung và tổ hợp nội lực khung.........................................................40
SVTH: - 18511100XX
2
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
3.3.2 Tổ hợp giá trị nội lực........................................................................................46
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT................................................................................ 52
4.1. Xác định chiều dài tính toán.......................................................................................... 52
4.2 Kiểm tra tiết diện cột...................................................................................................... 52
4.3 Thông số chung............................................................................................................... 52
4.3.1 Tính độ bền danh nghĩa và độ bền khả dụng về nén đúng tâm.................54
4.3.2 Tính toán khả năng chịu uốn của cột.............................................................56
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ XÀ MÁI.............................................................................................. 58
5.1. Xác định chiều dài tính toán......................................................................................... 58
5.2. Kiểm tra tiết diện đầu xà mái....................................................................................... 58
5.2.1 Thông số chung............................................................................................................. 58
5.2.2 Tính độ bền danh nghĩa và độ bền khả dụng về nén đúng tâm................60
5.2.3. Tính toán khả năng chịu uốn của xà mái.....................................................62
5.2.4. Kiểm tra khả năng chịu cắt............................................................................63
5.3 Kiểm tra tiết diện đỉnh xà............................................................................................... 64
5.3.1. Thông số chung.................................................................................................64
5.3.2 Tính độ bền danh nghĩa và độ bền khả dụng về nén đúng tâm................65
5.3.3. Tính toán khả năng chịu uốn của đỉnh xà mái............................................67
5.3.4. Kiểm tra khả năng chịu cắt............................................................................68
5.3.5 Kiểm tra Chuyển vị đứng…………………………………………………..69
CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ DẦM CẦU TRỤC............................................................................... 71
6.1. Chọn cầu trục................................................................................................................. 71
6.1.1 Thông số chung..................................................................................................72
6.1.2 Tínnh độ bền danh nghĩa và đợ bền khả dụng về nén đúng tâm...............73
6.1.4. Tính tốn khả năng khả dụng chịu uốn của dầm.......................................75
CHƯƠNG 7. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT LIÊN KẾT................................77
7.1 Vai cột............................................................................................................................... 77
7.1.1 Kiểm tra tiết diện cột........................................................................................77
7.2 Chân cột........................................................................................................................... 79
7.2.1 Tính toán bản đế…………………………………………………………….79
7.4 Tính toán dầm đế............................................................................................................ 81
7.4.1. Tính toán sườn A.............................................................................................81
7.4.1 Tính toán sườn bên B.......................................................................................82
7.4.2 Tính toán bu- lông neo.....................................................................................83
SVTH: - 18511100XX
3
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
7.4.3 Tính tốn đường hàn liên kết cợt vào bản lề.................................................84
7.5 Liên kết cợt với xà ngang................................................................................................ 84
7.5.1. Tính tốn bu lơng liên kết...............................................................................84
7.5.2. Tính toán mặt bích..........................................................................................85
7.6. Mối nối đỉnh xà............................................................................................................... 86
7.7 Mối nối xà (ở nhịp)......................................................................................................... 87
Tài liệu kham khảo .......................................................................................................88
\
LỜI CẢM ƠN
SVTH: - 18511100XX
4
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Bài thuyết minh Đồ án môn học Thiết kế kết cấu thép theo tiêu chuẩn AISC này được
thực hiện dựa trên nhiều nguồn tài liệu khác nhau.
Để hoàn thành đồ án Kết cấu thép theo AISC này, thật sự có rất nhiều người em
cảm thấy biết ơn. Trước hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Văn Hiển , giảng
viên khoa Cơng Trình Giao Thơng . Người đã hướng dẫn môn Kết cấu thép theo AISC
cho lớp em và trực tiếp chỉ bảo em thực hiện đồ án này. Cảm ơn thầy về sự nhiệt tình
giảng dạy và trong quá trình hướng dẫn và duyệt đồ án, giúp cho chúng em có sự chịu
khó, khắc khe trong trình bày để có được một sản phẩm hồn thiện. Những kiến thức thầy
đã truyền thụ chắc chắn sẽ còn đi theo em sau này. Trong quá trình thực hiện đồ án, em
cũng gặp rất nhiều điều khó khăn vì cịn một số kiến thức em còn chưa biết hoặc chưa
nắm vững. Nhưng nhờ các bạn của em, những người đã luôn cố gắng giúp đỡ em thực
hiện được đúng tiến độ.
Em xin chân thành cảm ơn!
SVTH: - 18511100XX
5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
CHƯƠNG 1. KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG
1.1. Số liệu thiết kế
1.1.1. Dữ liệu thiết kế
Thiết kế nhà công nghiệp một tầng một nhịp bằng thép có cầu trục, mặt bằng hình chữ
nhật.
Hình 1.1. Kích thước chính của khung
ngang
Trong đó:
-
Chiều dài nhịp nhà L
: 27 m
Sức trục Q
: 5.0 T
Cao độ đỉnh ray
: 8,5 m
Khu vực tính gió
: III.A
Chiều dài nhà
: 78 m
Bước cột
:6m
Độ dốc mái
: 10 %
Cầu trục làm việc ở chế độ trung bình.
Xác định nhịp cầu trục:
Do sức trục Q = 5.0 T. Suy ra: Chọn λ=0,75
Lct = L - 2λ =27 – 2×0,75=25,5(m) suy ra Chọn nhịp cầu trục Lk =25,5 (m)
Theo dữ liệu cầu trục ta có:
SVTH: - 18511100XX
6
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Bảng 1.1. Dữ liệu cầu trục
Nhịp Lk
(m)
25,5
Cầu
K/c zmin
Bề rộng
K/c
Trọng
Trọng
(mm)
cầu trục
bánh xe
lượng
lượng
Bk
Kk
cầu trục
xe con
(mm)
4500
(mm)
3800
G (T)
9,7
Gxc (T)
0,495
trục Hk
(mm)
870
180
- Cột liên kết với móng ở cao trình ±0.000 m, mái lợp bằng tơn.
1.1.2. Vật liệu
- Mác thép CCT34
4
- Cường độ tính tốn: f = 21.10 Mpa, γ c = 1
- Cấp độ bền của bê tông: B20
- Tôn mái và tôn tường: Tôn ASEM, dày 0.47 ± 0.01 mm
- Que hàn N42 hoặc tương đương:
f wt = 1800 daN/cm 2
- Phương pháp hàn bán tự động, phương pháp kiểm tra thông thường.
1.1.3. Tiêu chuẩn áp dụng
-
TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 5575 – 2012: Thiết kế kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế
Tiêu chuẩn thiết kế: AISC 360:16
1.2. Kích thước khung ngang
SVTH: - 18511100XX
7
Áp lực
Áp lực
Pmax
Pmin
(kN)
(kN)
49,8
23,7
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Hình 1.2. Mơ hình khung nhà cơng nghiệp
1.2.1. Bố trí lưới cợt
- Theo phương dọc nhà bố trí với bước 6 m, cơng trình có tổng cơng 13 bước giàn.
- Theo phương ngang nhà bố trí cột có nhịp: 27 m.
- Cơng trình có chiều dài 78 m nên khơng bố trí khe nhiệt.
Hình 1.2. Mặt bằng lưới cột
1.2.2. Kích thước theo phương đứng
- Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H 2 H K bk
Với: bk = 0,1 (m) là khoảng cách khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang.
HK=0,87 (m) là chiều cao của cầu trục (khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao nhất
của cầu trục).
Suy ra H2 = 0,1 + 0,87 = 0,97 (m)
Chọn H2 = 1 (m)
- Chiều cao của cột tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H2 + H3
Với:+ H1= Hr = 8,5 (m) là cao trình đỉnh ray.
+ H3= 0 là khoảng cách phần cột chôn dưới nền, theo đề xem cột được liên kết
với móng ở cao trình ± 0.000 m.
Suy ra: H= 8,5 + 0,97 + 0 = 9,47(m).
SVTH: - 18511100XX
8
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
- Chiều cao dầm cầu trục: hdc =((m)
Chọn hdc= 0.7 (m).
- Chiều cao thực của cột trên từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dưới vì kèo:
H ctr H 2 hdc hr
Với hr= 0.2 (m) là chiều cao của rây và đệm rây.
Suy ra: Hctr = 0,97 + 0,7 + 0,2 = 1,87 (m).
- Chiều cao của phần cột dưới từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:
Hcd =H1 (m)
1.2.3. Kích thước theo phương ngang
1.2.3.1. Tiết diện cột
- Sơ bộ chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng:
Chọn chiều cao h = 900 (mm).
SVTH: - 18511100XX
9
Hình 1.3. Kí hiệu kích thước cột
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
- Bề rộng tiết diện cột:
Chọn bề rộng b = 400 (mm).
- Bề dày bản bụng:
- Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng, nên chọn tw ≥ 6
(mm).
Chọn bề dày tw = 10 (mm).
- Bề dày bản cánh:
�1 1 �
�1 1 �
tf � � �
�b � � �
�0.45 0.013 �0.016 m
�35 28 �
�35 28 �
Chọn bề dày tf = 14 (mm).
Vậy tiết diện cột là I-900 x 400 x 10 x 14,
Hình 1.4. Tiết diện cột tại chân cột và đỉnh cột,
1.2.3.2. Tiết diện xà mái
SVTH: - 18511100XX
10
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Hình 1.5. Tiết diện xà mái tại nút khung và đỉnh khung
- Chiều cao tiết diện nách khung:
Chọn h1 = 900 (mm).
- Bề rộng tiết diện nách khung:
Chọn b = 400 (mm).
- Chiều cao tiết diện xà không đổi:
Chọn h2 = 600 (mm).
- Chiều dày bản bụng tiết diện:
Chọn tw = 10 (mm).
- Chiều dày bản cánh tiết diện:
Chọn tf = 14 (mm).
- Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn:
SVTH: - 18511100XX
11
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Chọn Ltd = 5000 (mm).
Vậy: Tiết diện tại nút khung là: I-900 x 400 x 10 x 14.
Tiết diện tại đỉnh khung là: I-600 x 400 x 10 x 14
Tiết diện dầm mái có thể ghi là: I-(900-600) x 400 x 10 x 14.
1.2.3.3. Tiết diện vai ccột
- Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục:
= = = 0,75(m)
- Chiều dài vai cột (tính từ mép trong cột đến mép ngoài cùng vai cột):
chọn Lv =500(mm)
Khi sức trục Q<30T : Lấy a 0mm
Trong công thức trên:
-
hc là chiều cao tiết diện cột
khoảng cách từ trục ray đến mép ngồi cùng của vai cột lấy bằng 100 (mm)
Kích thước tiết diện vai cột cũng chọn sơ bộ theo các công
thức kinh nghiệm như cột và dầm mái.
-
Chiều cao dầm tại điểm đặt lực cầu trục: h=600 mm
-
Chiều cao dầm tại vị trí liên kết với cột: hv=900mm
-
Chiều rộng tiết diện dầm: bf=400 mm
-
Chiều dày bản bụng tiết diện dầm: tw= 10 mm
SVTH: - 18511100XX
12
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
-
Chiều dày bản cánh tiết diện dầm: tf= 14 mm
-
Tiết diện dầm vai cột: I – (900x600) x 400 x 10 x 14.
Hình 1.8. Kích thước vai cột
1.2.3.4. Tiết diện cửa trời
Thơng thường, bề rộng cửa trời trong khoảng nhịp nhà và chiều cao cửa trời
bằng một nữa bề rộng.
Chọn Lct = 4 (m), Hct = 2 (m).
- Chiều cao tiết diện cột và dầm mái cửa trời là h= 200 (mm).
- Bề rộng bản cánh cột và dầm mái cửa trời là bf =150 (mm).
- Bề dày bản bụng của cột và dầm mái cửa trời là tw =8 (mm).
- Bề dày bản cánh của cột và dầm mái cửa trời tf =10 (mm).
Tiết diện dầm, cột cửa trời là: I-200 x 150 x 8 x 10.
1.3. Hệ giằng
1.3.1. Vai trò của hệ giằng
Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu khơng
gian, có các tác dụng:
SVTH: - 18511100XX
13
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
- Bảo đảm sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho nhà;
- Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vng góc với mặt phẳng khung
như gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất...xuống móng.
- Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng) cho các cấu kiện
chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột,...
- Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi cơng.
* Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái và hệ giằng cột.
1.3.2. Hệ giằng cột
Hệ giằng cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc
- Dọc theo chiều dài nhà, hệ giằng cột được bố trí giữa khối nhà và ở 2 đầu hồi nhà
để truyền tải trọng gió một cách nhanh chóng. Hệ giằng cột trên được bố trí từ mặt
dầm hãm đến đỉnh cột, hệ giằng cột dưới được bố trí từ mặt nền đến mặt dầm vai.
Theo tiết diện cột, hệ giằng cột được đặt vào giữa bản bụng cột. Do sức trục Q = 8
T nên ta chọn tiết diện thanh giằng làm từ thanh thép tròn φ18. Chọn tiết diện
thanh chống dọc nhà theo độ mảnh λ ≤ 200, chọn 2C20.
max
- Khi bố trí hệ giằng cột khơng được vượt q các kích thước giới hạn sau:
khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng gần nhất không lớn hơn 75m, khoảng cách
hệ giằng trong một khối nhiệt độ không lớn hơn 50m (Mục 11.1.2, TCVN 5575:2012).
Vật liệu: Chọn thanh thép ∅18
Hình 1.1. Hệ giằng cột
SVTH: - 18511100XX
14
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
1.3.3. Hệ giằng mái
- Thường được bố trí theo phương ngang nhà ở 2 đầu hồi và ở chỗ có hệ giằng cột.
Khoảng cách giữa các giằng bố trí khơng q 5 bước cột
-
Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập.
Các thanh giằng chéo này có thể là thép trịn hay cáp thép mạ kẽm đường kính khơng
-
nhỏ hơn 12 mm ( khi sức trục từ 5 tấn trở xuống ), thép góc ( khi sức trục lớn ).
Vật liệu: Chọn thép trịn ∅18
Ngồi ra bố trí thanh chống dọc nóc tiết diện 2C20 tạo điều kiện thuận lợi khi thi
công lắp ghép.
Hình 1.11. Hệ giằng mái
SVTH: - 18511100XX
15
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
1.4 Xác định tải trọng lên các khung ngang
1.4.1 Tĩnh tải.
- Độ dốc mái: i = 10% → α = 5,71 → cosα = 0,995; sinα = 0,099
- Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng của các lớp
mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng khung ngang và dầm cầu trục.
Tải trọng tác dụng lên dầm mái, mái cửa trời, xà gồ và lớp cách nhiệt
- Trọng lượng bản thân các tấm lợp và xà gồ mái lấy gtc = 0,15 kN/m2 ( lấy theo catalog
-
nhà sản xuất hay có thể lấy sơ bộ theo kinh nghiệm )
Trọng lượng bản thân xà ngang chọn sơ bộ gxntc = 1 kN/m2
Tổng tính tải tính tốn phân bố tác dụng lên xà ngang ( theo phương nghiêng ):
Trong đó:
: là hệ sơ tin vậy của tải trọng thường xuyên lấy bằng 1,1
Tải trọng tác dụng lên cột.
- Tải trọng kết cấu bao che : trọng lượng bản thân kết cấu và hệ giằng lấy 0,15- 0,20
-
kN/m2 : chọn gtc = 0,15 kN/m2
Nên
Trọng lượng bản thân của dầm cầu trục :
αdct =35
47 với cầu trục sức trục Q>75 (t),lấy αdct= 0,3
(Mục 2.1.2b Chương 2 Sách Thiết kế kết cấu thép nhà cơng nghiệp GS Đồn
Định Kiến)
αdct là hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu trục.
trong đó:
B: Bước khung đang xét
H: Chiều cao cột
L : Bước nhịp của cầu trục so với khung (bước cột)
dct
Tải trọng bản thân của dầm, dàn hãm: Gdhtc = 5 kN (lấy theo kinh nghiệm)
Bảng 2. Tĩnh tải mái.
SVTH: - 18511100XX
16
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Tải trọng
STT
Loại tải
tiêu
chuẩn
(daN/m2)
1
Tơn lợp mái
8
2
Xà gồ
7
3
Tải trọng
Bước
Tổng tải
vượt tải tính tốn
(daN/m2)
khung
trọng
Hệ số
1,1
1,1
(m)
(daN/m2)
8,8
6
52,8
7,7
6
46,2
Tổng tải trọng phân bố trên chiều dài dầm khung = 0,99 kN/m2
1.4.2. Hoạt tải.
Hoạt tải sửa chữa mái
- Độ dốc mái: i = 10% → α = 5,71 → cosα = 0,995; sinα = 0,099
Theo TCVN 2737/1995, giá trị hoạt tải sữa chữa mái (mái nhẹ) ptc = 0,3 (kN/m2)
mặt bằng nhà, do đó:
- Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:
6 0,995 = 1,791 (kN/m)
Vẽ hình
Hoạt tải cầu trục.
Áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột
- Thông số cầu trục: Sức trục : Q = 5 tấn; Nhịp cầu trục: Lk = 25,5 m
Tra catalog cầu trục ta có:
- Bề rộng cầu trục Bk = 4500 (mm)
- Bề rộng đấy (khoảng cách 2 bánh theo phương dọc) Kk = 3800 (mm)
- Áp lực đứng tiêu chuẩn tại mỗi bánh xe Pmax = 49,8 kN; Pmin =23,7 kN
- Yi : Tung độ của đường ảnh hưởng áp lực tại vị trí thứ i
- nc : Hệ số kể đến sự làm việc của hai cầu trục . Đói với cơng trình có chế độ làm
-
việc nhẹ và trung bình, lấy nc = 0,85 (Mục 5.16 TCVN 2737: 1995).
Áp lực đứng tính tốn lên vai cột.
Các giá trị tung độ đường ảnh hưởng xác định theo quy tắc nội suy đường thẳng sẽ
được công thức tính tốn như sau :
SVTH: - 18511100XX
17
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Hình 6.Sơ đồ đường ảnh hưởng áp lực đứng vai cột.
Các giá trị tung độ ảnh hưởng được xác định theo quy tắc nội suy đường thẳng sẽ
-
được cơng thức tính tốn như sau:
Giá trị tung độ y1 = 1
Giá trị tung độ y2 .
-
Giá trị tung độ y3.
-
Giá trị tung độ y4.
Tổng giá trị tung độ đường ảnh hưởng .
-
Áp lực đứng tính tốn lên vai cột.
Dmax = 2,5 105,825 kN
Dmin = 2,5 50,363 kN
SVTH: - 18511100XX
18
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Hình 7.Sơ đồ áp lực đứng cầu trục tác dụng lên vai cột của khung ngang.
Các , thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột , do đó sẽ lệch tâm so với trục
cột là e= -0,5. trị số của các momen tương ứng :
Với chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu đọ cứng h1
Khoảng cách từ trục định vị đến ray cầu trục
Với chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu đọ cứng h1
=> chọn h1 = 0,6
e = 1 – 0,5 0,6 = 0,7 (m)
trị số của các momen tương ứng :
SVTH: - 18511100XX
19
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Hình 8. Sơ đồ tính khung với áp lực đứng Dmax lên cột trái
Hình 9. Sơ đồ tính khung với áp lực đứng Dmax lên cột phải
Áp lực xô ngang cầu trục.
Áp lực ngang cầu trục tác dụng lên khung ngang được xác định theo công thức sau:
-
Giá trị áp lực ngang tiêu chuẩn:
SVTH: - 18511100XX
20
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
Trong đó :
⁺ nc Hệ số kể đến sự làm việc của hai cầu trục.Đối với cơng trình có chế độ làm
việc nhẹ và trung bình, lấy nc 0.85
⁺
số bánh xe ở một bên ray.
⁺ : Giá trị áp lực ngang tiêu chuẩn trên một bánh xe cầu trục, được tính tốn theo
cơng thức:
1.4.3. Tải trọng gió .
Chiều cao Hdm được tính sơ bộ như sau:
= 12,4 (m)
Chọn chiều cao cửa trời sơ bộ như sau: Hct = 2 (m)
Lct = 4 (m)
Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần là gió tác dụng vào
cột và gió tác dụng trên mái. Áp lực gió tính toán tác dụng lên khung được xác định theo
TCVN 2737 – 1995:
Áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737 -1995.
(daN/m)
-
q : là áp lực gió phân bố trên mét dài khung
n = 1.2: là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió.
-
W0: là áp lực gió tiêu chuẩn, gió ở vùng III.A có W 0 = 125 daN/m2 =
1,25(kN/m2) ( Tra bảng 4 TCVN 2737/1995)
-
k: là hệ số phụ thuộc vào độ cao (tra bảng 5 TCVN 2737/1995)
-
c / ce : là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu (tra bảng 5 TCVN
2737/1995)
SVTH: - 18511100XX
21
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
-
GVHD: TS XX
B: là bước khung.
Hình 12. Mặt bằng khung chịu gió
a) gió ngang nhà; b) gió dọc nhà
Gió theo phương ngang nhà
Hình 13. Sơ đồ tra hệ số khí động Ce, trường hợp gió thổi ngang nhà
-
Nhịp L = 27 (m)
Chiều cao: Hc = 9,47 (m)
hm1 = 10% = 1,15 (m)
hm2 = 2 (m)
hm3 = = 0,2 (m)e
SVTH: - 18511100XX
22
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
GVHD: TS XX
→ Tổng chiều cao nhà = 12,82 (m)
-
Xác định hệ số khí động c theo sơ đồ 8 và sơ đồ 2 TCVN 2737-1995 như sau:
+ Tìm ce1 , ce2:
0,351
α = 5,710 → ce1 ≈ -0,36
→ ce2 ≈ -0,4
+ Tìm ce3 , ce4
→ ce3 ≈ -0,5
→ ce4 ≈ 0,36
-
Xác định hệ số k:
Hệ số k phụ thuộc vào dạng địa hình và chiều cao cơng trình. Cơng trình ở
khu vực thuộc dạng địa hình B. Tra bảng 5 trong TCVN 2737 -1995.2
Với các kích thước của nhà, ta được: (daN/m)
TT
Mặt
đón
gió
1
Cột
2
3
Cột
Dầm
mái
4
5
6
Mặt
khuất
gió
Dầm
mái
Cột
cửa
mái
Cột
cửa
trời
SVTH: - 18511100XX
Độ
cao Z
(m)
Hệ số
K
Hệ
số
tin
cậy
Bề
rộng
B
(m)
Giá trị áp
lực gió
W0(kN/m2)
Áp lực
gió
(kN/m)
1,168
Hệ
số
khí
động
ce
0,8
9,47
1,2
6
1,25
8,410
9,47
1,168
-0,5
1,2
6
1,25
-5,256
10,62
1,187
-0,36
1,2
6
1,25
-3.846
10,62
1,187
-0,5
1,2
6
1,25
-5,342
12,62
1,211
0,7
1,2
6
1,25
7,629
12,62
1,211
-0,6
1,2
6
1,25
-6,539
23
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
7
Mái
cửa
trời
8
Mái
cửa
trời
GVHD: TS XX
12,82
1,214
-0,36
1,2
6
1,25
-3,933
12,82
1,214
-0.4
1,2
6
1,25
-4,370
Gió theo phương dọc nhà
Xác định hệ số khí động Ce:
Khi này, hệ số khí động trên hai mặt mái có giá trị bằng -0,7; hệ số khí động
trên cột là giá trị Ce3, phụ thuộc vào tỉ lệ L/B (B- chiều dài tồn nhà) và H/B.
Cơng trình có L/B1 và H/B0,5 nên Ce3 =-0,4, tức là gió có chiều hút ra ngồi
cho cả hai cột.
Hình 14. Sơ đồ tra hệ số khí động Ce, Trường hợp gió thổi dọc nhà.
TT
Loại tải
Hệ số K
Hệ số tin
Hệ số khí
Bề rộng B
Giá trị áp
Áp lực
cậy
động Ce
(m)
lục gió W0
gió
(kN/m)
SVTH: - 18511100XX
24
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THEO AISC
1
Cột
1,168
1,2
2
Dầm mái
1,187
1,2
GVHD: TS XX
-0,4
6
1,25
-4,205
6
1,25
-7,478
6
1,25
-4,360
6
1,25
-7,648
-0,7
3
Cột cửa
1,211
1,2
-0,4
trời
4
Mái cửa
1,214
trời
1,2
-0,7
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ
2.1 Thiết kế xà gồ cột
Chọn tôn ATSM dày 0.47± 0.01 mm, chiều cao sóng 65mm, trọng lượng mái tơn là :
gmtc = 0,05 (kN/m2)
Khoảng cách giữa hai thanh xà gồ : axg = 1,5 (m)
2.1.1. Xác định các loại tải tác dụng lên xà gồ
Chọn thép C số hiệu No24a cho tiết diện xà gồ, với các thông số tiết diện sau:
Wx (cm3)
Wy (cm3)
Ix (cm4)
Iy (cm4)
gxgtc (kg/m)
265
37.2
3180
254
25.8
Bảng 2. 1 Đặc trưng tiết diện xà gồ cột
Tải trọng gió ngang tác dụng lên sườn tường:
W = Wo. c. k
Trong đó:
-
Tải tiêu chuẩn gió thuộc vùng áp lực III-A: Wo = 125 daN/m² = 1,25 kN/m² (Bảng
-
4 TCVN 2737-1995)
Dạng địa hình xây dựng cơng trình là địa hình A
k: Hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió, phụ thuộc vào cao độ z của cơng trình
và dạng địahình nơi xây dựng cơng trình. Giả sử cơng trình ở vùng địa hình B và
cao độ z=H=9,47m,tra bảng 5 TCVN 2737:1995 xác định k=1,168 (nội suy tuyến
-
tính).
c: Hệ số khí động, phụ thuộc vào dạng hình học mặt đón gió.Dựa vào sơ đồ 2 và 8
trong TCVN 2737:1995, đối với mặt đón gió lấy c= 0.8
SVTH: - 18511100XX
25