BAI HOAN CHINH

NHĨM GVHD: ƠNG KIM MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NHIỆP MỘT TẦNG CÁC SỐ LIỆU CỦA ĐỒ ÁN: * Quy mô nhà xưởng: tầng nhịp, cầu trục hai mốc làm việc chế độ làm việc trung bình, chiều dài theo phương dọc nhà Y(m), bước cột B=6m, mái lợp tơn Khơng bố trí cửa trời * Các thơng số vật liệu : × × × - Vật liệu thép BCT3IIC: R = 21 104 (KN/ m2), RC= 13 104,E=2.1 108 (KN/ m2), = 0.3, γS ν = 78.5 (KN/ m3) - Que hàn N42A, phương pháp hàn tay,kiểm tra thông thường - Bêtông móng đá 1x2 có cấp độ bền B20 -Bulơng: Cấp bu long 8.8 * Các số liệu riêng: - Nhịp nhà: L = 24 m - Sức cẩu cần trục: Q = 20/5 T - Cao trình đỉnh ray: Hr = m - Áp lực gió tiêu chuẩn q0 = 95 (daN/m2) 2.CÁC SỐ LIỆU TRA BẢNG: Từ số liệu ban đầu: nhịp nhà L = 24(m), Q = 20/5 (T), tra catologue cầu trục để chọn cầu trục phù hợp - Loại ray thích hợp: KP70 - Chiều cao Hk = 2400 mm (chiều cao gabarit cầu trục, tính từ cao trình đỉnh ray điểm cao cầu trục) NHĨM GVHD: ƠNG KIM MINH - Bề rộng cầu trục Bk = 6300 mm (kích thước gabarit tính theo phương dọc nhà cầu trục ) - Nhịp cầu trục Lk = 22.5 m (nhịp gabarit cầu trục, tính khoản cách tim ray) Ở đây, ta chọn 22.5 m cột “nhịp cầu trục Lk” có 22.5m trị số nhỏ 24m(nhịp nhà) gần với trị số - Khoảng cách hai trục bánh xe cầu trục K = 4400 mm (ở cầu trục có bánh xe bên) - Kích thước B1 = 280 mm kể từ tim ray mép ngồi cầu trục (dùng để tính toán khe hở cầu trục mép cột trên) XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG: 3.1 Yêu cầu: - Phải đảm bảo vận hành cầu trục - Phải đảm bảo chiều cao thông thủy để thuận tiện sản xuất - Phải đảm bảo nhịp cầu trục Lk 3.2 Xác định kích thước theo phương đứng: Nhiệm vụ: Xác định chiều cao phần cột phần cột dưới: Chiều cao phần cột xác định theo công thức: Hd = Hr – hr - hdcc + hm Với: - Cao trình đỉnh ray: Hr = m - Chiều cao ray đệm ray cầu trục: hr = 200 mm ÷ - Chiều cao dầm cầu chạy: hdcc = (1/8 1/10)B ữ = (1/10 1/8) ì ữ 6000 = (600 750) mm => Chọn hdcc = 600 mm - Phần cột chơn ngầm mặt hồn thiện: chọn hm = NHĨM GVHD: ƠNG KIM MINH Khi đó: Hd = Hr – hr - hdcc + hm = 9000 – 200 – 600 + = 8200 mm Chiều cao phần cột xác định theo công thức: Ht = hr + hdcc + Hk + 100 + f Với: - Chiều cao gabarit cầu trục: Hk = 2400 mm - Độ võng: f = (1/100) L = (1/100) × 24000= 240 mm Khi đó: Ht = hr + hdcc + Hk + 100 + f = 200 + 600 + 2400 +100 + 240 = 3600 mm Các kích thước lấy tròn số bội 200mm =>chọn Hd = 8200 mm Ht = 3600mm 3.3 Xác định kích thước theo phương ngang nhà: Các kích thước theo phương ngang xác định sau : * Khoảng cách từ tim ray trục định vị: λ= L − Lk 24000 − 22500 = = 750 mm 2 * Chiều cao tiết diện cột chọn s b: ữ ữ ì ữ ht = (1/10 1/11) Ht = (1/10 1/11) 3600 = (327 360) mm => Chọn ht = 350 mm * Khoảng cách tư` trục định vị đến mép cột : Để đảm bảo khe hở an toàn, ta cần chọn D theo công thức: ≤ D -B1 - ht + λ - a Với: - Kích thước từ tim ray đến mép ngồi cầu trục (B1 =280 mm) NHĨM GVHD: ƠNG KIM MINH ÷ - Khe hở an tồn cầu trục cột lấy (D = (60 75) mm) - Chọn a = 250mm Khi đó: ≤ D -B1 - ht + λ - a = - 280 – 350 + 750 + 250= 370 mm => Thỏa điều kiện * Bề rộng cột xác định theo công thức: hd= a + λ =250 + 750 = 1000 mm Chọn hd = 1000mm Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung ngang, ta có: ≥ ÷ ÷ × ÷ hd (1/10 1/11)Hd = (1/10 1/11) 8200 = (745,5 820) mm ≥ hd (1/20)(Hd + Ht) = 590 mm Như vậy, trị số chiều cao tiết diện cột chọn đạt yêu cầu 3.4 Kích thước dàn mái : - Dạng dàn mái dạng hình thang - Nhịp dàn 24000 mm - Chiều cao đầu dàn 2200 mm - Độ dốc mái: i = 1/10 - Hệ bụng dàn: dạng tam giác có dàn phân nhỏ 3.5 Hệ giằng nhà công nghiệp: 3.5.1 Nhiệm vụ: + Tạo thành kết cấu khơng gian cứng khơng bị biến hình + Giữ ổn định cho chịu nén NHÓM GVHD: ÔNG KIM MINH + Chịu tải trọng dọc nhà để truyền xuống móng + Tạo điều kiện thuận tiện thi công 3.5.2 Hệ giằng nhà công nghiệp gồm hai hệ thống: + Hệ giằng cột: hệ giằng cột hệ giằng cột + Hệ giằng mái: hệ giằng cánh trên, hệ giằng cánh dưới, hệ giằng đứng NHĨM GVHD: ƠNG KIM MINH XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG: 4.1 Tải trọng thường xuyên: Tải trọng thường xuyên gồm có trọng lượng thân kết cấu, trọng lượng mái, trọng lượng hệ giằng….các tải tính khung đưa thành tải trọng phân bố xà ngang Tổng trọng lượng lớp mái sau: NHÓM GVHD: ÔNG KIM MINH STT Các lớp cấu tạo mái Trọng lượng Hệ số n (daN/m2 ) Tôn sắt tráng kẽm 1,1 Dàn kèo mái tính 1m2 mặt nhà xưởng 25 1.2 1.2 12 1.2 14 1.2 63 - Dàn đỡ kèo, giằng mái Kết cấu mái Xà gồ Tổng cộng :g (kN/m2) qtt=75.1 daN/m2 (giả thiết mặt phẳng mái nghiêng góc có q tt = => 75.1 = 75.5 cos(5.71°) tgα = 1/10 (tức α = 5.71o )) (daN/m2) 4.2 Tải trọng sữa chữa mái: Theo TCVN-1995, tải trọng sửa chữa mái lợp tôn lấy 30 daN/m2 mặt nhà, hệ số vượt tải n = 1.3, giả thiết mặt phẳng mái nghiêng góc có tgα = 1/10 (tức α = 5.71o ) Giá trị tải sữa chữa mái đưa vào tính tốn là: qhttt = 30 × 1.3 = 39 cos 5.17 Tải sửa chữa mái dồn khung thành tải phân bố đều: ;; NHÓM GVHD: ÔNG KIM MINH qhttt × B = 39 × = 234 4.3 Áp lực cầu trục lên vai cột lực xô ngang cầu trục: 4.3.1 Áp lực cầu trục lên vai cột: Khi phía có áp lực lớn Dmax tác dụng, tương ứng phía bên lực tác dụng lên vai cột nhỏ Dmin Từ vị trí bất lợi bánh xe dầm cầu trục ta có: ∑y i Dmax = n.nc.Pmax ∑y i Dmin = n.nc.Pmin Các số liệu tính tốn xác định sau: + Hệ số vượt tải (n = 1.1) + Hệ số tổ hợp, xét đến xác suất xảy đồng thời tải trọng tối đa hai cầu trục hoạt động nhịp (nc = 0.9) ∑y i + - tổng tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa vị trí bánh xe cầu trục + Pmax (Pmin) – áp lực lớn (nhỏ nhất) bánh xe cầu trục lên ray xe mang vật nặng vào sát vị trí cột (phía bên kia) Pmin = Q+G − Pmax n0 Trong đó: Q – sức trục (200 kN ) G – trọng lượng toàn cầu trục n0 – số bánh xe bên ray cầu trục NHĨM GVHD: ƠNG KIM MINH Từ bảng catologue cầu trục: Pmax = 220kN, G = 360kN, số lượng bánh xe bên ray no= Q+G − Pmax n0 Pmin = 200 + 360 − 220 = 60 = (kN) Từ kích thước cầu trục: bề rộng B = 6300 mm, khoảng cách bánh xe K = 4400 mm xếp bánh xe cầu trục sơ đồ Ta có: y1 = y2 = y3 = 6000 − 1900 4100 × y1 = × = 0.7 6000 6000 6000 − 4400 1600 × y1 = ×1 = 0.267 6000 6000 y4 = ∑y i = 1,967 Chúng ta tính được: ∑y i Dmax = n.nc.Pmax = 1.1 × 0.9 × × 220 1.967= 428.4 (kN) NHĨM GVHD: ƠNG KIM MINH ∑y i Dmin = n.nc.Pmin = 1.1 × × × 0.9 60 1.967 = 116.8 (kN) 4.3.2 Lực xô ngang cầu trục: Trọng lượng xe tra từ catologue cầu trục Gxc = 85 kN T = n.nc.T1 ∑y i Trong đó: T1 – lực ngang tiêu chuẩn bánh xe cầu trục : T1 = T0 n0 Với: n0 – số bánh xe bên cầu trục T0 – lực hãm ngang tác dụng lên tồn cầu trục, tính theo cơng thức: T0 = f (Q + Gxc )nxc' nxc Với: Q – sức trục cầu trục Gxc – trọng lượng xe n ' xc n - số bánh xe hãm, thường ' xc = nxc nxc – tổng số bánh xe xe f – hệ số ma sát, lấy f = 0.1 (móc mềm) f = 0.2 (móc cứng) Thay số vào ta tính được: T0 = f (Q + Gxc )nxc' nxc = 0.1× (200 + 85) × = 14.25(kN) 10 NHĨM GVHD: ÔNG KIM MINH N nh = N2 M 419.1 5.23 + = + = 209.7 ( ht − δ c ) ( 50 − 1.4 ) (kN) - Giả sử hai cánh cột sử dụng liên kết hàn đối đầu nối K có tiết diện cánh + Kiểm tra liên kết hàn cánh cột trên: σ h1 = N nh1 207.5 = = 5.45 < 21 δ hlh 1.4 × (30 − × 1.4) (kN/cm2) + Kiểm tra liên kết hàn cánh cột trên: σ h1 = N nh 209.7 = = 5.5 < 21 δ hlh 1.4 × (30 − × 1.4) (kN/cm2) Mối nối bụng cột tính đủ chịu lực cắt tiết diện nối Vì lực cắt cột bé nên đường hàn đối đầu liên kết cánh với bụng vả bụng nối với cột bố trí theo cấu tạo Tính tốn dầm vai cột: Dầm vai tính dầm đơn có nhịp L=hd =1m, chịu uốn lực Nnh2 =280,25 kN truyền từ cánh cột Phản lực gối tựa: B =104.85kN Moment uốn lớn nhịp: Mdvmax =52.425kNm Chọn chiều dày đậy nút nhánh cầu trục cột dbđ =20mm, chiều rộng sườn đầu dầm cầu trục: bs = 300mm, áp lực Dmax =428,4 kN, Gdcc = 10 (kN), Chiều dày bụng dầm vai: xác định từ điều kiện ép cục lực tập trung (Dmax + Gdcc) Chiều dài truyền lực ép cục đến dầm vai: Z = bs + 2dbđ = 30 + x = 34(cm) 28 NHĨM GVHD: ƠNG KIM MINH Chiều dày cần thiết bụng dầm vai tính theo: ddv = Dmax + G dcc Z × f em = 413.17 + 10 34 × 32 = 0.389 (cm) =>Chọn ddv =6(mm) Chiều cao bụng dầm vai: phải chứa đủ đường hàn góc liên kết bụng dầm vai với bụng nhánh cầu trục hbdv ≥ dv 6M max × 5242.5 = = 49.96(cm) δ R 0.6 × 21 Mặt khác, để đảm bảo độ cứng cho liên kết nhánh cột h dv ≥ 0.5hd = 50(cm) =>chọn: h dv = 50(cm) Chiều dày dầm vai mm Chiều cao bụng dầm vai hbdv = 50 − (2 + 0.6) = 47.4(cm) Xác định đường hàn liên kết: _ Các đường hàn liên kết cánh cánh vào bụng chọn theo cấu tạo _ Chiều dài đường hàn liên kết bụng dầm vai với bụng nhánh cầu trục: Giả thuyết chiều cao đường hàn góc hh= 6mm, chiều dài đường hàn cần thiết là: ≥ l1 h Dmax + Gdcc + B 4hw ( β × f g ) +1 (cm) = 413.17 + 10 + 104.85 × 0.6 × 0.7 × 18 +1 = 18.5 (cm) => Chọn l1h =19(cm) _ Chiều dài đường hàn cần thiết để liên kết ‘K’ vào bụng dầm vai (để đường hàn đủ truyền lực vào Nnh2): (chọn hh = 6mm) 29 NHÓM ≥ l2 h GVHD: ÔNG KIM MINH N nh2 4hw ( β × f g ) +1 = 209.7 +1 × 0.6 × 0.7 × 18 = 7.9 (cm) => Chọn l2h = 8(cm) Kiểm tra điều kiện chịu uốn dầm vai: để đơn giản tính tốn thiên an tồn ta quan niệm có riêng bụng dầm vai chịu uốn Moment chống uốn bụng: W= δ dv (hbdv ) = 0.6 × 502 = 250 (cm3) Kiểm tra điều kiện chịu uốn tiết diện hình chữ nhật: s= dv M max W = 5242.5 250 = 20.97 (kN/cm2) < 21 (kN/cm2) => Thoả V Thiết kế dàn mái: Sơ đồ kích thước dàn kèo: Ở phần trước ta giả định độ dốc mái i = 1/10, chiều cao đầu dàn 2.2m Với nhịp nhà 24 m, ta có sơ đồ dàn kèo sau: 1) Thanh xiên đầu giàn: N= -96,63 kN Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng dàn L=lx=ly=3.72 m 30 NHĨM GVHD: ƠNG KIM MINH Đặc trưng tiết diện: F= 46,32 cm ix= 2,26 cm iy= 6,27 cm λx = lx 3.72 = = 117.93 ix 2,26 λ 2y = l y 372 = = 59.3 r2 y 6,27 Chọn λmax =λx=117.93