THIẾT KẾ KHUNG THÉP
NHÀ CÔNG NGHIỆP
NGUYEN TRAN HIEU
Trang 2Mục Lục -ÔÔÔ(Ở, 021 - dd I0 .đ2: 1.2 Số liệu thiết kế chung ‹ - «<< tt SE 3x RE Y gym vs ch: 00s nan 6 3.1.1 Bố trí khe nhiệt đỘ - + -< x1 Hy HE HH cư ch nh uy 3.1.2 Khoảng cách mép ngoài cột đến trục định vị - . ‹««‹‹« << «<< «<< +<+
3.2 Các kích thước chính của khung ngang - - 5< 5< << << xxx xxx
3.2.1 Thông số kỹ thuật của cầu trỤc . - «+ + 3< St x xxx cv
3.2.2 Kích thước theo phương ngang nhà .- . << =< + << +<*‡ssxss=sz +
3.2.3 Kích thước theo phương đứng nhà -. -‹ << cS< xxx sx
4 HỆ GIẢNG -.cĂ cà TH HH HH HH ky ngư
4.1 Vai trò tác dụng của hệ giằng 5S v1 35811 8 51kg nen vn
1¬ la se na
4.1.2 Vai trò của hệ giằng mái cu ch nh nh ch Ty kg cư hnn Bg Tà xế BE Hy vá tất 4.1.3 Vai trò của hệ giằng CỘT cuc cu hy nh hư Hy hư cư Hy RE Hy vn ấn
“No na
4.3 Bố trí hệ giằng .‹ cccccnLnS SH HH TH TY HE HE BE CC Tà gu nhe e
4.3.1 Hệ giẫng máii - -c (Ăn 3E EEE HE Hy HE BE HE Hy tre ch“ “NHL cố ẽ
4.4 Lựa chọn tiết diện thanh giằng . : ‹ + + tt 355551 sex
5, Lựa chọn sơ bộ tiẾt diện .- - -‹ c2 S* n1 1 1 33 1v Y ngu cà
Đ,1 CỘẲ, u uc nọ HH TH HT TH TH TH TH HH BE BE TRE EEE SE E55 101511557558 1551
5,2 Val CỘẲ,.uuu nh ng TH th TK CB BE SH LH TH BE SE VY SN TH TEEELEETSEE1.1170115515555551
5.3 Gia Vi KOO
5.3.1 Lựa chọn sơ đồ giàn VÌ kèO : ‹s x1 1c Y Hy n chn huy
5.3.2 Lựa chọn tiết diện các thanh giàn -‹-‹ ccc se x3 sa
SN na ác nh
5.4.1 Phương án liên kết chân cỘt 5 S1 BS ỲS xxx
5.4.2 Liên kết cột — giàn máii Sc S111 11v xu
6 TAI TRONG TAC DUNG LÊN KHUNG NGANG 5-52 25+ Sex +s+sxezssse:
6.1 Tải trọng thường XUYÊn c8 138180 3v vu chư chư ni
6.1.1 Tải trọng thường xuyên phân bố trên máii -. ‹ << + < << +<<< <<:
6.1.2 Tải trọng bản thân của dầm cầu trục, dầm hẫm .- - : - - ===:
Trang 36.2 Hoạt tải sửa ChỮa mái .- - << Ăn v.v 3y my HH my ng gi
=3 ác nen aeốnnD a
6.4 Hoạt tải QIÓ u nọ ng th ch HT ch nh SE BE BE SE SE SE HN SH P TH tư BE 8i
ri Nhan 2c
7.1 Thiết kế xà gô cán nÓng - - :«« + + 3x 1v Y ty 1t nu gu ng nguy
7.1.1 Trường hợp tĩnh tải, hoạt tải mái và trọng lượng bản thân của xà gồ
7.1.2 Trường hợp tĩnh tải và tải trọng gió - ‹«< «5c 5 << S< s******s***s*:
r/MII8‹ con hố ẽ ẽ ẽ
8 TÍNH NỘI LỰC KHUNG NGANG - 5< SE SE SE SE SE xxx SE krxi
8.1 Sơ đồ tính và sơ đồ các trường hợp tải trọndQ cacc na ca vn nh net
8.2 Kiểm tra chuyển vị khUnQ sc cu ch th th cà HE Hà nà ng TH kg Ly BE SE By Bi
8.2.1 N9) (0 00 0 d1+ ;WVN® 0 (0 0i: 0
8.3 Biểu đồ nội lực tương ứng các trường hợp tải trọng ‹«- << «s+ << «<<:
8.4 Bảng thống kê và tổ hợp nội lực -< ¿+5 +2 ‡s*vss+rsexessszessi 9 THIẾT KẾ CỘT -Ă << xxx vn:
9.1 Nội lực tính tốn - - - :: «se cv 31t Y TY hy HH Hy ch HH HH Hy nh gi
9.2 Vật liệu, kích thước và đặc trưng hình học tiết diện cột ‹‹.‹‹‹‹‹ c3 x:
9.3 Kiểm tra điều kiện khống chế độ mảnh cuc cv ty cty re se: 9.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của CỘt .- -. - ¿5< c+s 5< 2s s++*s vs szx =2
9.5 Thiết kế đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng cột -. «
9.6 Thiết kế chi tiết chân CỘT . - c1 ty ng nh ng ng gi
Trang 49.7.6 Thiết kế đường hàn liên kết vai cột vào cánh cột - : ‹ - <:
9.7.7 Kiểm tra bản bụng cột tại cao độ vai cột và gia CƯỜnG ‹:s: các s5:
¡Xa šäa8‹ 4e 0 141l
10.1 Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh giàn ¿«- 5+ ++s++ss<+ss: 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 Thanh cánh trên - - : - - << cc S S KH HH hy nh và Thanh cánh dưới - - - - - - cc x1 TY TY SH ng rà Thanh xiên đầu giàn 5 S1 S 1x xxx nh nh hư ng Các thanh còn lại . - « «<< x2 S111 11v xxx gu 10.2 Thiết kế nút giàn .- ¿se «- + Se< EEE* E1 SE SE E1 rcrrki 10.2,1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.2.5 10.2.6
Tính toán chiều dài đường hàn cần thiết liên kết thanh giàn
Thiết kế nút dưới đầu giàn .‹ c tnn n cty nh ng hinh chư nến
Thiết kế nút trên đầu giàn «s5 S3 xxx ri
Thiết kế nút khuếch đại thanh cánh hạ - ‹ ‹ << + << << +<s*+s:
Thiết kế nút khuếch đại thanh cánh thường ‹‹- ¿<< << ==<:
Trang 51 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1 Số liệu riêng Bảng 1 : Số liệu thiết kế Kết cấu mái | L (m) | B (m) | Q(T) | H: (m) | Vùng gió | Dạng địa hình Giàn hình thang | 24 7 25 8 II.B B 1.2 Số liệu thiết kế chung Chiều dài nhà: 15B Số cầu trục và chế độ làm việc: 2 cầu trục, chế độ làm việc trung bình Cầu trục loại hai dam ZLK
Chiêu cao dâm đỡ dầm cầu trục và chiêu cao ray: hat=B/10 va h-=120mm
Ở cao trình đầm hãm không bố trí lối đi qua bụng cột và ở khe hở giữa mặt trong cột và đầy mút cầu trục
Mái lợp tôn múi dày 0.51mm
Vật liệu thép CCT38, que hàn N42 hoặc tương đương Bê tông móng cấp độ bền B20
Tường xây gạch cao 1.5m ở phía dưới, tường tôn ở phía trên, tôn cùng loại với tôn lợp mái
2 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng mái nhẹ, một nhịp, có cầu trục, sử dụng cột đặc có tiết diện không đổi, xà ngang là giàn Nội dung công việc bao gồm:
Lập mặt bằng lưới cột; mặt bằng kết cấu, sơ đồ kết cấu khung ngang Xác định các kích thước chính của khung ngang Bố trí hệ giang mái và hệ giang cot
Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang gồm: tải trọng thường xuyên, tải trọng cầu trục, tải trọng sửa chữa mái, tải trọng gió
Lập mặt bằng bố trí xà gồ Thiết kế xà gồ sử dụng thép hình chữ [ cán nóng và thép hình dập nguội
Tính nội lực khung ngang Vẽ biểu đồ nội lực M, V và N cho từng trường hợp tải trọng Kiểm tra điều kiện chuyển vị của cột và giàn Lập bảng thống kê nội lực, bảng tổ hợp nội lực cho cột và cho các thanh giàn
Thiết kế cột, chỉ tiết chân cột và vai cột
Thiết kế giàn và chỉ tiết các nút giàn gồm 2 nút liên kết với cột, 2 nút khuếch đại giàn và một nút trung gian của thanh cánh
Thể hiện 01 bản vẽ khổ A1 gồm:
- _ Sơ đồ khung ngang, mặt bằng kết cấu, mặt bằng bố trí xà gồ Hệ giằng mái và hệ giằng cột
- _ Cột khung và các chi tiết của cột
- _ Giàn và các nút liên kết giàn đã tính toán
- _ Triển khai bản vẽ chế tạo các chỉ tiết của cột và các nút vì kèo đã thể hiện -._ Lập bảng thống kê vật liệu
Trang 63 KHUNG NGANG 3.1 Bố trí khung ngang
3.1.1 Bố trí khe nhiệt độ
Nguyên tắc chung: Khi nhà có kích thước mặt bằng quá lớn, để giảm ứng suất do thay đổi nhiệt độ, nhà được chia cắt bởi những khe nhiệt độ thành những khối riêng biệt Khoảng cách giữa các khe nhiệt độ đối với khung toàn thép theo phương dọc nhà là 200m, theo phương ngang nhà là 120m
Trước đây, tấm sườn tường và tấm mái được tiêu chuẩn hóa và định hình hóa theo modun 6m Do đó tại hai đầu hồi nhà, để tấm mái không bị hụt, cột thường dịch về phía trong 500mm Hiện nay đối với loại nhà công nghiệp mái nhẹ sử dụng kết cấu bao che là xà gồ và tôn dập nguội, yêu cầu trên là không cân thiết
Áp dụng: Chiều dài thực tế của nhà 15B=15x7=105m<200m, chiều ngang nhà L=24m < 120m như vậy không cần bố trí khe nhiệt độ
3.1.2 Khoảng cách mép ngoài cột đến trục định vị
Nguyên tắc chung
Khi dùng cầu trục tiêu chuẩn của Nga: khoảng cách a từ mép ngoài cột đến trục định vị được lấy là: 0; 250; 500mm Khi nhà không có cầu trục hoặc sức trục từ 30T trở xuống lấy a=0 Khoảng cách a = 500mm áp dụng cho nhà có cầu trục có sức trục lớn hơn 75T hoặc nhà có chế độ làm việc nặng cần bố trí lối đi ở cột trên Các trường hợp còn lại lấy a = 250mm
Áp dụng
Công trình thực tế sử dụng loại cầu trục ZLK không phải là cầu trục tiêu chuẩn của Nga Sức trục Q=25T<30T nên lấy khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị a=0
Mặt bằng lưới cột và mặt bằng kết cấu như Hình 1 và Hình 2
Trang 7DCT DCT DCT DCT DCT DCT DCT D€T DCT 0GT DCT DCT DCT DCT DCT KHUNG BAU HO KI KHUNG DAU Ha KI KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 KHUNG K2 DCT OCT DCT DCT OCT DCT DCT OCT DCT OCT DCT DCT DCT DCT DCT 000 7000 7000 7000 7000 7000 7000 7000 7000 7000 7000 7000 7000 7000 105090 YOO OO OM OO OO OO OO Œ@ @ Hinh 2 Mat bang két cau
3.2 Các kích thước chính của khung ngang
3.2.1 Thông số kỹ thuật của cầu trục
Nhịp khung ngang L=24m, sau khi trừ kích thước cột và khoảng cách an toàn Zm¡n, nhịp cầu trục S khoảng 22m Tra catalogue cầu trục loại hai đầm ZLK, sức trục 25000kg, các thông số kỹ thuật tương ứng như sau: >7 span S x7 N ` OS ESO SONS ES OLMA GLE LLLLLLAELLALALLEDALAELELALABELBPLELEAMELELL LL: K1 và A xxx) NS
= Nhip cau truc S = 22m
» Chiéu cao dam cau trục và xe con K; = 1380mm «= Khoảng cách an toàn theo phương đứng (*) = 500mm : Khoảng cách an toàn theo phương ngang Z„¡: = 190mm
3.2.2 Kích thước theo phương ngang nhà
Nguyên tắc chung
Khi dùng cầu trục tiêu chuẩn của Nga: khoảng cách 2 từ trục ray đến trục định vị phụ thuộc sức trục và chế độ làm việc của cầu trục:
À = 750mm khi nhà có cầu trục Q < 75T
» = 1000mm khi cầu trục có sức trục Q > 75T, không có lối đi ở cột trên
Trang 8Khi dùng cầu trục phi tiêu chuẩn: Hiện nay các nhà cung cấp cầu trục có thể sản xuất cầu trục phi tiêu chuẩn, tức là nhịp cầu trục bất kỳ miễn sao đảm bảo khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép trong cột phải lớn hơn Zmn
Áp dụng
Công trình sử dụng loại cầu trục phi tiêu chuẩn với thông số kỹ thuật như đã trình bày mở mục 3.2.1 Khoảng cách từ trục ray đến trục định vi: 2 = (L— S)/2 = (24000 - 22000)/2 = 1000mm 3.2.3 Kích thước theo phương đứng nhà + —_ — to 4 | | = = > ull S ÌÏh T | | | | +0.000) | = om coy a lÌ L | a
Hình 3 Kích thước chính của khung ngang
(i) Cao trinh dinh ray Hi
H: là khoảng cách từ mặt nên đến mặt ray cầu trục Day la kích thước cơ bản được cho trong nhiệm vụ thiết kế H:=8m
(ii) Khoảng cách từ đỉnh xe con đến đáy giàn vì kèo
Aa = Ay + 100mm với Ay — độ võng giới hạn của giàn vì kèo (lấy bằng L/400=60mm) Aa = 60 + 100 = 160mm nhỏ hơn khoảng cách an toàn theo phương đứng của cầu trục Vậy lấy khoảng cách từ định xe con đến đáy giàn vì kéo bằng (*) = 500mm
(iii) Kích thước từ mặt ray cầu trục đến đáy giàn vì kèo H;
Trang 9(iv) Chiêu cao từ nên nhà đến đáy giàn vì kèo H
H = Hi + H2 = 8000 + 1880 = 9880mm, lay tron 10000mm
(v) Chiéu cao dau gian ho
Nguyén tac chung:
Đối với giàn hình thang, liên kết giàn mái với cột là liên kết khớp, thường lấy chiêu cao đầu giàn là 450mm
Đối với giàn hình thang mà liên kết giàn mái với cột là liên kết cứng, có độ dốc mái i=1/8~1/12, chiều cao đầu giàn vào khoảng ho=(1/15~1/20)L
Đối giàn đỡ mái là tấm panel bê tông đúc sẵn, chiều cao đầu giằng thường lấy bằng 2200mm theo modun cua tam panel
Ap dung: Đối với giàn hình thang nhịp 24m, mái tôn, chiều cao đầu giàn ho=1200+1600mm Chon ho=1500mm
(vi) Chiêu cao giữa nhịp giàn h
Nguyên tắc chung: Chiều cao giữa nhịp giàn đối với giàn hình thang, giàn hai cánh song song vào khoảng h = (1/7+1/9)L Ngoài ra chiêu cao giữa nhịp giàn còn phụ thuộc độ dốc mái
Áp dụng
Nếu chọn chiều cao giữa nhịp giàn theo công thức kinh nghiệm: đối với nhịp L=24000, chiều cao giữa nhịp giàn vào khoảng 2700+3450mm
Nếu xác định chiều cao giữa nhịp giàn từ chiêu cao đầu giàn và độ dốc mái (phụ thuộc vào yêu cầu thoát nước mái, vật liệu lớp Đối với tôn, độ dốc mái i=10%):
h = họ + 0.5xixL = 1500 + 0.5x0.1x24000 = 2700mm Chon h=2700mm
(vii) Chiêu cao cửa mái H.: bê rộng cửa mái L«
Trước đây cửa mái có tác dụng thông gió và chiều sáng Hiện nay có nhiều giải pháp để thông gió và chiếu sáng, ví dụ lấy sáng bằng tấm lợp lấy sáng polycarbonate và thông gió bằng cầu thông gió hoặc quạt cưỡng bức Vì vậy việc sử dụng cửa mái là không cần thiết Trong trường hợp yêu cầu của kiến trúc cần bố trí cửa mái thì kích thước không cần to và theo môdun như giáo trình
Trang 104 HE GIANG
4.1 Vai trò tác dụng của hệ giằng
4.1.1 Vai trò chung
Hệ giãng là một bộ phận quan trọng của kết cấu nhà, có tác dụng:
(i) Chân cột liên kết cứng với móng theo trục khỏe của cột Theo trục yếu, chân cột
thường được cấu tạo dạng liên kết khớp Nếu không có giang, các khung giang sé tạo thành hệ biến hình Vì vậy tác dụng quan trọng của hệ giằng là đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà,
(ii) Các khung ngang thường được tính toán theo khung phẳng, không được thiết kế
để chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà ví dụ như gió lên tường hồi, lực hãm cầu trục Các loại tải trọng này thường được thiết kế cho hệ giằng chịu
(iii) Hệ giằng có tác dụng tạo ra các điểm cố kết giúp giảm chiều dài tính tốn theo
phương ngồi mặt phẳng của cột và thanh giàn, từ đó bảo đảm ổn định của các cấu kiện chịu nén
(iv) — Đảm bảo an toàn lắp dựng 4.1.2 Vai trò của hệ giằng mái
Hệ giằng mái được bố trí nằm trên mặt phẳng cánh trên giàn, mặt phẳng cánh dưới giàn và mặt phẳng đứng giữa các giàn
4.1.2.1 Hệ giằng cánh trên
Hệ giằng cánh trên giàn bao gồm các thanh chéo chữ thập và các thanh chống dọc nha Tác dụng chính là đảm bảo ổn định cho cánh trên chịu nén của giàn, tạo những điểm cố kết không chuyển vị ra ngoài mặt phẳng giàn
Các thanh giằng chữ thập nên bố trí ở hai đầu khối nhiệt độ Khi khối nhiệt độ quá dài thì bố trí thêm ở giữa sao cho khoảng cách giữa các ô giằng không quá 50-60m Các giàn còn lại liên kết với khối cứng bằng xa go
4.1.2.2 Hệ giằng cánh dưới
Hệ giãng cánh dưới đặt tại vị trí có giảng cánh trên để cùng với hệ giãng cánh trên tạo thành khối cứng không gian bất biến hình
Tại đầu hồi nhà, hệ giãng cánh dưới là gối tựa cho cột hồi, chịu tải trọng gió thổi lên tường hồi, nên còn gọi là giàn gió
Trong những nhà xưởng có sức trục Q>10T hoặc chế độ làm việc nặng, để tăng độ cứng cho nhà, cần thêm hệ giằng cánh dưới theo phương dọc nhà Hệ giằng này đảm bảo sự làm việc cùng nhau của các khung, truyền tải trọng cục bộ tác dụng lên một khung sang khung lân cận 4.1.2.3 Hệ giằng đứng
Trang 114.1.3 Vai trò của hệ giằng cột
Hệ giằng cột bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc, chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và bảo đảm ổn định của cột Hệ giằng cột phổ biến là hệ giằng chữ thập, gồm hai thanh chéo và thanh chống ngang Khi chiều cao cột lớn hơn 9m sẽ làm hai lớp giằng chéo Hệ giang cột đặt tại vị trí giữa tiết diện
Một hệ gồm hai cột, giàn mái, hệ giãng mái và hệ giằng cột tạo thành một khối cứng Trong một khối nhiệt độ cần ít nhất một khối cứng để các cột khác tựa vào bằng các thanh chống dọc Khoảng cách giữa trục hai khối cứng không quá 50m và khoảng cách từ đầu hồi đến trục khối cứng không quá 75m
Hệ giằng cổng được sử dụng trong trường hợp hệ giằng chữ thập không được phép bố trí do nhu cầu giao thông hoặc cần không gian thơng thống giữa hai cột Hệ giằng cổng được cấu tạo từ cột và dầm chữ I tổ hợp, trong đó cột của hệ giằng cổng được liên kết bu lông với bản bung của cột khung ngang (như hình vẽ)
Hệ giảng chữ thập - tai mai (cắp hoặc thanh thép tròn) Xá ngang Hệ giáng chữ thập tại cột (cáp hoặc thanh thép tròn) Hệ giằng cột chữ thập Hệ giằng cổng 4.2 Tính toán hệ giằng
Hệ giằng làm việc như giàn hai cánh song song với thanh giằng làm việc như các thanh bụng xiên trong giàn, thanh chống dọc làm việc như thanh đứng của giàn Do tính chất đổi chiều của tải trọng nên thường bố trí thanh giang theo dang hệ thanh chữ thập Trong quá trình làm việc, khi lực nén xuất hiện, thanh coi đã mất khả năng chịu lực, chỉ còn thanh chịu kéo làm việc
Do tính chất thanh giằng được tính toán chỉ chịu kéo nên có thể sử dụng thép tròn hoặc cáp để làm thanh giằng Khi sức trục nhỏ (Q<5T), thanh giằng làm từ thép tròn > 20mm Khi sức trục lớn (Q>5T), thanh giằng làm từ thép góc
Tiết diện thanh giang chon theo độ mảnh giới hạn A=400 Thanh chống dọc chịu nén nên độ mảnh giới hạn [2.] = 200
Hệ giàn gió: được tính toán như giàn tĩnh định, với lực tác dụng P¡, P›, P: chính là phản lực gối tựa do tải trọng gió tác dụng lên hệ sườn tường đầu hồi
Trang 12= P\+P2+P5 No gf \XÂ Vì XI LX} > DY M71 3 xI<I<l<IlxI< ~<Ix<Ix<1⁄S Thanh cánh đưới (Xà ndang) | x *\ “ ‘ P2——= kh”: ~ ae Ì _— | f | | | oi 2 Ỷ ể | | | | Dl “ h > x if À —— k x IKI oe d00 ddd Sơ đồ làm việc của hệ giàn gió Sơ đồ làm việc của hệ giằng dọc cánh dưới NI Hệ giằng cột: được tính toán chịu phản lực của hệ giàn gió va luc ham dọc nhà Ta, sơ đồ làm việc như hình vẽ: P= P +P +P, ———®>- H T1 ? TẠI cán ( P H 4.3 Bố trí hệ giằng 4.3.1 Hệ giằng mái
Tổng chiều dài công trình 105m, vì thế cần bố trí 3 ô giằng mái tại 2 đầu hồi và giữa nhà để đảm bảo khoảng cách giữa các ô giằng không quá 60m
Sức trục Q = 25T>10T nên cần bố trí hệ giằng dọc
Do tải trọng gió bốc lớn, các thanh cánh dưới của giàn chịu nén nên cần bổ sung các thanh chống dọc để giảm chiều dài tính toán của thanh
Đối với nhà nhịp 24m, hệ giãng đứng được bố trí ở hai mặt bên và ở giữa nhịp Hệ giang mai được trình bày trong Hình 4, Hình 5, Hình 6
4.3.2 Hệ giằng cột
Trang 13mềm nên không gây ứng suất nhiệt đáng kể, khối cứng có thể bố trí ở hai đầu hồi nhà để truyền tải trọng gió đầu hồi một cách nhanh chóng
Công trình sử dụng hệ giằng cứng nên khối cứng được bố trí tại khoang giữa chiều dài
khối nhiệt độ
Tổng chiều dài nhà 15B = 105m không cần khe nhiệt độ, cả nhà là một khối nhiệt độ Như vậy lớp giằng cột phía dưới chỉ cần bố trí tại giữa nhà Lớp giằng cột phía trên bố trí tại giữa và hai đầu hồi nhà
Hệ giằng cột được trình bày trong Hình 6
4.4 Lựa chọn tiết diện thanh giằng
Công trình sử dụng cầu trục có sức trục Q = 25T nên sử dụng thanh giằng thép góc Bản kính quán tính tối thiểu thanh giằng imn=L/[2.]=926.6/400=1.16cm
Từ bảng tra thép góc, chọn tiết diện thanh giằng mái là thép góc L75x6 (imin=2.29) Do sử dụng thanh giằng cứng nên góc hợp lý của thanh giằng từ 35-55° Đối với hé giang đứng và hệ giằng cột trên cần chia thành 2 ô, tiết diện thanh giang L50x6
Chiều dài tính toán thanh chống dọc Lo = 700cm Bán kính quán tính tối thiểu imn= 700/200=3.5cm Chọn tiết diện thanh chống dọc gôm 2[20a ghép lưng vào nhau
Bán kính quan tính tiết diện 2[20a: ima=3.64cm (Thỏa mãn)
[—0N MÁI L75⁄6 [— HA CHẾNG DỌC 2[20a GANG MAI L75x6 —GIANG MAI L75X6
@ L vỊ TRÍ GẮNỔ ĐỨNG vi TRI @ANG DUNG 5 vị TRI KhỀNG DÀNG —]
E vi TRI GANA OUNG Vị TRÍ ANG DUNG 4 w TRANG OUNG 4 |
Trang 155, Lựa chọn sơ bộ tiết diện 5.1 Cột
Tiết diện cột có thể lựa chọn dựa trên yêu cầu cấu tạo và kinh nghiệm như sau Công thức kinh nghiệm | Vùng giá trị | Giá trị chọn
Chiêu cao ban bung (hw) | (1/10+1/15)h 670+1000 700mm
Chiéu day ban bung (tw) (1/60+1/120)h 6+12 10mm
Bề rộng bản cánh (br) (0.3+0.5)h 210+350 300mm
Chiêu dày bản cánh (t;) (1/28+1/35)bs 9+11 12mm
Tổng chiều cao tiết diện cột h = h„ + 2t = 724mm
Kiểm tra khoảng cách an toàn theo phương ngang của cầu trục: Z =^.-h = 1000 - 724 = 276mm > Zmin =190mm (thda man) 5.2 Vai cột
Chiều cao ban bung (hw) 480mm
Chiéu day ban bung (tw) 10mm
Bề rộng bản cánh (br) 300mm
Chiều dày bản cánh (t;) 12mm
5.3 Giàn vì kèo
5.3.1 Lựa chọn sơ đô giàn vì kèo
Nguyên tắc chung: hệ thanh bụng của giàn được bố trí sao cho các nút trùng với vị trí đặt tải để tránh uốn cục bộ trên thanh cánh
Mái phân chia thành hai loại là mái nặng và mái nhẹ Mái nặng: tấm lợp là panel bê tông cốt thép cỡ lớn Kích thước panel thường có bề rộng 1.5m hoặc 3m Mái nhẹ: hệ mái dùng xà gồ liên kết từ giàn vì kèo này sang giàn khác để đỡ tấm mái có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ như mái tôn, fibro xi măng
(i) Khoang cach nut canh trén
Với mái nặng: nếu panel BTCT rộng 3m thì khoảng các nút cánh trên là 3m Nếu panel rộng 1.5m thì bố trí thêm hệ thanh bụng phân nhỏ để khoảng cách nút cánh trên là 1.5m
Với mái nhẹ, khoảng cách nút cánh trên tùy thuộc vào chiêu dài và cấu tạo tấm lợp, phụ thuộc vào chiều cao tiết diện xà gồ, thông thường lấy từ 1.2m đến 1.5m
(ii) Khoảng cách nút cánh dưới
Khoảng cách nút cánh dưới không bị khống chế bởi điều kiện vị trí nút trùng với vị trí đặt tải
Với mái nặng, tĩnh tải mái chiếm ưu thế so với tải trọng gió bốc, thanh cánh dưới chỉ chịu kèo Khoảng cách nút cánh dưới thường lấy 6m
Trang 16Áp dụng: Trong đồ án chọn sơ đồ giàn vì kèo như Hình 7 „1500 „1500 „1500 „1500 „1500 „1500 „¡500 „1500 „1500 „1500 „500 „1500 „1500 „1500 „1500 „1500 , | 1 ‘| 1 ‘| 1 1 1 1 ‘| 1 | 1 1 1 1 ‘| 2/00 1500 t — | 6000 | 6000 | 6000 | 6000
Hình 7 Sơ đồ giàn vì kèo
5.3.2 Lựa chọn tiết diện các thanh giàn
Nguyên tắc chung
Ban đầu tiết diện của thanh giàn có thể lựa chọn theo độ mảnh giới hạn Từ chiều dài tính toán và độ mảnh giới hạn xác định được bán kính quán tính cần thiết của tiết diện Tra bảng thép hình để lựa chọn tiết diện thanh
Độ mảnh giới hạn của thanh cánh [2.]=120, độ mảnh giới hạn của thanh bụng [^.]=150 Cách xác định chiều dài tính toán của các thanh giàn:
Đối với thanh cánh giàn: Chiều dài tính toán trong mặt phẳng bằng khoảng cách giữa các nút giàn Chiều dài tính tốn ngồi mặt phằng bằng khoảng cách giữa hai điểm cố kết không cho thanh cánh giàn dịch chuyển ngoài mặt phẳng (chính là khoảng cách giữa hai điểm giẵng)
Đối với thanh bụng giàn: Chiều dài tính toán trong mặt phẳng lấy bằng 0,8l với | — khoảng cách giữa các nút giàn, Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng lấy bằng khoảng cách các nút giàn Khi có bố trí hệ thanh phân nhỏ, chiều dài tính toán trong mặt phẳng lấy bằng 0,5I (i) Chon tiét dién thanh canh trén Truc X Truc Y
Chiéu dai tinh toan Lo (cm) 301.5 603
Bán kính quán tinh can thiét i¢ (cm) 2.52 5.03
Trang 17
(ii) Chọn tiết diện thanh cánh dưới Trục X Trục Y Chiều dài tính toán Lo (cm) 600 600 Bán kính quán tính cần thiết ¡+ (cm) 5.00 5.00
Thanh cánh dưới có chiều dài tính toán trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng bằng nhau nên tiết diện hợp lý là dạng thép góc không đều cạnh, ghép cạnh lớn với nhau Từ bảng tra thép hình, chọn 2L200x150x12, ghép cạnh lớn như hình vẽ Đặc trưng hình học của tiết diện: ANN 160 y “IIPS Truc X Truc Y
Dién tich tiét dién A=81.6cm?
Bán kính quán tính | i,=6.36cm | iy=6.05cm Kiểm tra Thỏa mãn | Thỏa mãn 40 K (iii) Chọn tiết diện thanh xiên khi không có hệ thanh phân nhỏ Trục X Trục Y Chiêu dài tính toán Lo (cm) 307 383 Bán kính quán tính cần thiết ¡+ (cm) 2.06 2.57
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng bằng 0.8 chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng nên dạng tiết diện hợp lý là thép góc đều cạnh Từ bảng tra thép hình, chọn 2L70x70x6 có đặc trưng hình học của tiết diện: y Truc X Truc Y
| Diện tích tiết diện | A=16.26cm2
Trang 18Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng gấp đôi chiều dài tính toán trong mặt phẳng nên dạng tiết diện hợp lý là dạng thép góc không đều cạnh, ghép cạnh bé với nhau Từ bảng tra thép hình, chọn 2L60x50x6, ghép cạnh bé như hình vẽ, Đặc trưng hình học của tiết diện: y Truc X Truc Y ; | „ | Diện tích tiết diện _ | A=12.56cm? = + Hi ae —— | Bán kính quán tính | ix=1.64cm | x=2.99cm | | / Kiểm tra Thỏa mãn | Thỏa mãn (v) Chọn tiết diện thanh đứng và hệ thanh phân nhỏ Trục X Trục Y
Chiều dài tính toán Lo (cm) 216 270
Bán kính quán tinh can thiét ig (cm) 1.44 1.80
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng bằng 0.8 chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng nên dạng tiết diện hợp lý là thép góc đều cạnh Từ bảng tra thép hình, chọn 2L50x50x5 có đặc trưng hình học của tiết diện: Trục X Trục Y Diện tích tiết diện | A=9.60cm? =F — C Bán kính quán tính | i,=1.51cm | k=2.43cm Kiểm tra Thỏa mãn | Thỏa mãn 5.4 Sơ đồ kết cấu
5.4.1 Phương án liên kết chân cột
Chân cột có thể cấu tạo liên kết khớp hoặc liên kết cứng với móng Chân cột khớp có ưu điểm là kích thước móng bé nhưng chuyển vị ngang của khung lớn Chân cột cứng hạn chế chuyển vị ngang của khung nhưng có nhược điểm kích thước móng lớn
Công trình sử dụng cầu trục sức trục lớn, lực xô ngang lớn Bên cạnh đó công trình đặt tại vùng gió mạnh (III.B), vì thế sử dụng chân cột liên kết cứng với móng để hạn chế chuyển vị ngang
5.4.2 Liên kết cột — giàn mái
Khi chuyển từ sơ đồ hình học về sơ đồ kết cấu, các cấu kiện được chuyển thành dạng thanh tại vị trí trục cấu kiện Đầu giàn liên kết với cột bằng hai thanh có độ cứng vô cùng lớn, chiều dài bằng một nửa chiều cao tiết diện cột
Trang 206 TAI TRONG TAC DỤNG LÊN KHUNG NGANG
6.1 Tải trọng thường xuyên
6.1.1 Tải trọng thường xuyên phân bố trên mái
Lớp tôn mái: chiều dày của tôn 0.51mm, trong lượng riêng của thép 7850kg/m Để xác định chính xác trọng lượng của mái tôn cần căn cứ trên số sóng trên 1m chiều dài Thiên về an toàn có thể lấy tải trọng tiêu chuẩn của lớp tôn mái g* = 5 daN/m? mặt mái, hệ số an toàn n=1.1
Tổng tải trọng xà gồ, giằng xà gồ, giằng mái có thể lấy khoảng 5 daN/m? STT Các lớp mái gt Hệ số an toàn gt (daN/m?) (daN/m?)
01 Lớp tôn múi 5.0 tet 5.5
02 Xa go, giang xa gd, giang mái 5.0 1.1 5.5 Tổng cộng 10.0 11.0 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1300 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1 1 1 1 1 1 1 1 ] 1 1 1 1 1 1 1 1 1ịT[†ị G; GG G, G, & 6; i | | G G, | G2 G; |_| G, 2700 1500 + oR | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 7 + 3 + 3 + 4 7 Tải trọng thường xuyên quy ra mặt bằng nha: tr gt =-9 —=_ Ì*_ —11,1daN/m? ŒOSđ COS5.,7° Tải trọng thường xuyên quy về các nút giàn: G, =o" xB =11.⁄7x2Š = s9daN 2 2 G„ =g„ xBxd =11.1x7x1.5=117daN
6.1.2 Tải trọng bản than cua dầm câu trục, đầm hãm
Tải trọng bản thân của dầm cầu trục lấy theo công thức kinh nghiệm: GactS = caacXLac? = 307? = 1470 daN
Gaet't = nxGaet° = 1.1x1470 = 1617 daN
Tải trọng bản thân của dầm hãm lấy theo kinh nghiệm: Gan = 500 daN
Trang 216.1.3 Tải trọng bản thân giàn mái
Tải trọng bản thân của giàn mái được tính toán trong phân mềm phân tích kết cấu 6.2 Hoạt tải sửa chữa mái
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 - Tải trọng và tác động, hoạt tải sửa chữa đối với mái tôn không sử dụng: STT Chức năng p* Hệ số an toàn p" (daN/m7?) (daN/m?) 01 Mái tôn không sử dụng 30.0 1.3 39.0 Tổng cộng 30.0 39,0 , 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 „ 1500 | 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 P, P; P2 P¿ P, L1 11 | p, P P, P P,P, " 7 7 | 1 | \ \ Po Pp, rm LÍ bi | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 I 3000 | 3000 | 3000 | 3000 | Tải trọng tác dụng lên các nút giàn P,=p*xBxŠ ~39x7x`Š=205daN v 2 P, =p” xBxd =39x7x1.5=410daN 6.3 Hoạt tải cầu trục
Tra catalog của nhà sản xuất, đối với cầu trục một dầm kiểu ZLK, tải trọng 25000 kg, nhịp cầu trục S=22m có các thông số như sau:
Áp lực bánh xe Rmax = 15800daN Ap luc banh xe Rmin = 3690daN
Trang 22ở 4130 7 4130 i | l 3200 | l 3200 | | | Rmax | Rin Fy Tr
Dt max = NcxRmaxxLyi = 0.85x15800x(1+0.543+0.867+0.410) = 37873 daN Din = NcxRminxLy; = 0.85x3690x(1+0.543+0.867+0.410) = 8845 daN D nay = nxD may = 1.1x37872.6 = 41660 daN
D* nin = nxDttin = 1.1x8845.0 = 9730 daN
Lực hãm ngang tập trung lên cột (đặt tại cao độ cánh trên của dầm cầu trục - cao độ +8.000): k 4130 7 4130 8 | l 3200 , | l 3200 , | | | | | T¡ Ts Tì Ti ^ Fo — O 0 ~= —P + ——-, man ee ằẽC xxx * Hg! ° = nexT¡°xšy¡ = 0.85x662.5x(1+0.543+0.867+0.410) = 1588 daN TỶ = nxT1° = 1.1x1588.0 = 1747 daN
6.4 Hoạt tải gió
Áp lực gió tác dụng lên khung ngang được xác định theo công thức: W=nxWxkxcxB Trong đó W¿ là giá trị của áp lực gió lấy theo điều 6.4 - Tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Công trình được xây dựng tại vùng gió IIIB, dạng địa hình B với áp lực gió tiêu chuẩn Wo=125daN/m?
n - hệ số độ tin cậy (lấy bằng 1.2)
k - hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bang 5 — TCVN 2737:1995, Trường hợp cấu kiện không cùng trên một cao độ thì hệ số k lẫy giá trị trung bình
Trang 23A A Hướng gió —> XB XB Vv Vv Lit _ a) b) Hướng gió | a) Gió thôi ngang nhà b) Gió thổi dọc nhà
Hình 9 Mặt bằng công trình chịu gió 6.4.1.1 Gió thổi ngang nhà
Hệ số khí động trên bề mặt công trình tra Bảng 6 - TCVN 2737:1995 Đối với nhà một nhip có cửa mái dọc theo chiêu dài nhà sử dụng sơ đồ số 08 như hình vẽ, trong đó hệ số khí động Cai, Ca Và Cez phụ thuộc vào các thông số góc nghiêng œ của mái, tỷ lệ h;/L, h;/L và 5B/L
Trang 277 7.1 Bước xà gồ d=150cm THIẾT KẾ XÀ GỒ Thiết kế xà gồ cán nóng
Sơ bộ chọn tiết diện xà gô cán nóng [14 có các đặc trưng tiết diện hình học như dưới Sử dụng một thanh giằng xà gồ ¿14 tại vị trí giữa nhịp xà gồ
Chiều Bềrộng | Diện Mô men Mô đun Mô men Mô đun Khối lượng
cao tiết | cánh tích tiết | quán tính kháng uốn | quán tính | kháng uốn | trên 1m dài
diện diện trục X trục X trục Y trục Y
Hyg (CM) | byg (cm) | A (cm?) Ix (cm?) Wx (cm?) ly (cm?) Wy (cm?) G (kg)
14.0 6.0 17.0 545.0 77.8 57.5 13.3 13.3
X va Y trinh bay trong Hinh 11
Trang 287.1.1 Trường hợp tĩnh tải, hoạt tải mái và trọng lượng bản thân của xà gô Tải trọng phân bố đều tác dụng lên xà gồ: q” -(p+ 22 )xd+6 cosa £6 NLi nà, q -(pxn, + a }kz+6xn, Trong đó:
g; =5.0daN /m” - trọng lượng mái tôn
n„ =1.1- hệ số độ tin cậy tải trọng thường xuyên p* =30daN /m'ˆ - hoạt tải sữa chữa mái
n, =1.3 - hệ số độ tin cậy đối với hoạt tải sửa chữa mái ạ" =(303 a }X15+1337658daN/m cos fm 5.0x1.1 cos5.7° 4° =(30x14+ ng /m
Tải trọng tiêu chuẩn theo phương X và phương Y: qx =q” sinz =65.8x sin5.7° = 6.6daN /m q7 =q” cosơ =65.8x cos5.7° = 65.5daN /m Tải trọng tính toán theo phương X và phương Y:
qy =q” sinz = 81.4x sin5.7° = 8.1daN /m qy =q” cosz =81.4x cos5.7° = 81.0daN /m 7.1.1.1 Kiểm tra điều kiện bên
Mômen lớn nhất theo hai phương: Gee” B1dx? M, = 496.1(daN.m) 8 8 ttn2 2 M, = 9x8 8X7 _42.4(daN.m) 32 32 Kiểm tra điều kiện bền xà gồ theo công thức: My M, _ 4961x100 bộ 12.4x100 Ø =ƠØy, +ơy, =—*~*+——~ W, W, 778 13.3 =730.9daN /cm”<fz, 7.1.1.2 Kiểm tra độ võng
Trường hợp sử dụng một thanh giằng xà gồ ở giữa nhịp cần kiểm tra độ võng của xà gồ tại hai vị trí: vị trí giữa nhịp (tại đấy Ax=0, Ay lớn nhất) và tại vị trí cách đầu xà gô một khoảng z=0.421B/2=0.21B (tại đây có Ax lớn nhất)
Trang 29tc 3 —2 3 Ay _5xqy xB` _ 5x65.5x10“x700_ 1 ae (Thỏa mãn) B - 384El, 384x2.1x100x545 391 `200 Tại vị trí cách đầu xà gồ một khoảng z=0.21B=1.47m Ay _ 9, xB? 66x10°x700" 1 1 B 2954E/, 2954x2.1x1 0°x57.5 15758 200 A, _3.1xqy xB° _ 3.1x65.5x10"x700°_ 1 1 Bs 384El, 384x2.1x10°x545 631 200 2 2 A_ mg) (a) =——<— (Thỏa mãn) B \\(15758) `\(631) 631" 200
7.1.2 Trường hợp tĩnh tải và tải trọng gió
Theo phương Y, xà gồ chịu tải trọng gió và thành phần tĩnh tải theo phương Y Theo phương X, xà gồ chỉ chịu thành phần tĩnh tải theo phương X
Tải trọng tiêu chuẩn theo phương X và Y: 15 + 13.3)x sin5.7° = 2.1daN /m cos5.7° qy "[ø.* +6 }xsina=(5.0x cosa te d qy =C Wik “—-[9, : + 6) cosa cosa cosa =0.7x125x1.084x 15 —(5.0x L5 + 13,3)x cos5.7° =122.3daN /m cos5.7° cos5.7° Tải trọng tính toán theo phương X va Y: qy ~09| 2,5 +6}: sinz cosa 15 =0.9 x (5.0 x +13.3)x sin5.7° =1.9daN /m cos 7” 9.9 G cosa =07x125x1.084x12x—2——0.9x(s0x— 13 cos5.7° cos5.7° qy =C,W,kn +G |cosa@ COS a + 13.3)x cos5.7° = 152.SdaN /m
Trang 307.1.2.2 7.2 on Me My il ni + aes =1225.7daN /cm” <fy, Ww, W, 778 13.3 Kiểm tra điêu kiện độ võng tc 3 —2 3 Ay _ 3.1xqy xB _ ee i À (Thỏa mẫn) B 384EI, 384x 2.1x10"” x 545 338 200 Thiết kế xà gồ dập nguội
Xà gồ dập nguôi được thiết kế bằng phương pháp tra bảng Tải trọng thiết kế (không kể trọng lượng xà gồ) d cosa =0.7x125x1.084x1.2x qy =C,W,kn -0.9g,„d 15 cos5.7° —0.9x5.0x1.1x1.5=164.2daN /m
Trang 318 TÍNH NỘI LỰC KHUNG NGANG
Trang 37Độ võng của giàn do tổ hợp nguy hiểm nhất gồm tải trọng thường xuyên, hoạt tải sửa chữa trên toàn bộ mái (tính toán với tải trọng tiêu chuẩn): A,"2*=6,52mm
Độ võng cho phép của giàn [A]=L/400=24000/400=60mm Av"x<[A] thỏa mãn điều kiện chuyển vị đứng
8.2.2 Chuyển vị ngang
Chuyển vị ngang của khung do tổ hợp nguy hiểm nhất gồm tải trọng thường xuyên, áp lực đứng cầu trục trái, lực hãm ngang cột trái, gió ngang trái:
Chuyển vị ngang của khung nhà một tầng có cầu trục nhưng không phải chế độ làm việc nặng lấy theo mục 3.3.4, TCVN 5575:2012, không vượt quá 1/300 chiêu cao khung | | Pt Oby 109 PtEim ng lầu z -
Hình 24 Chuyển vị ngang do tổ hợp nguy hiểm nhất Bảng 4 Kiểm tra chuyển vị ngang của khung
Chuyển vị ngang lớn nhất | Chuyển vị ngang cho phép | Kiểm tra
Tại cao độ dầm cầu trục Anx=13,71mm [A]=H/300=23.9mm Thỏa mãn
Tại cao độ mép dưới giàn Aui"2x=20,25mm [A]=H/300=33.3mm Thỏa mãn
Trang 38
8.3 Biểu đồ nội lực tương ứng các trường hợp tải trọng