đồ án thép hai kết cầu nhà công nghiệp

ĐỒ ÁN THÉP 2 GVHD NGUYỄN DANH HOÀNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP SỐ 2 “THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG 1 NHỊP” PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN PHẦN I SƠ BỘ VỀ KẾT CẤU KHUNG THÉP CẦN THIẾT KẾ Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghiệp chế tạo vật liệu thép và sự tiến bộ của các công nghệ thi công, công trình nhà công nghiệp sử dụng kết cấu dạng khung thép tiền chế tiết diện đặc ở nớc ta ngày càng tăng Đáp ứng tình hình đó, bộ môn Kết cấu Thép Gỗ trường ĐH Kiến trú.

ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP SỐ “THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP TẦNG NHỊP” ****** PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TỐN PHẦN I: SƠ BỘ VỀ KẾT CẤU KHUNG THÉP CẦN THIẾT KẾ Trong năm gần đây, với phát triển công nghiệp chế tạo vật liệu thép tiến cơng nghệ thi cơng, cơng trình nhà cơng nghiệp sử dụng kết cấu dạng khung thép tiền chế tiết diện đặc nớc ta ngày tăng Đáp ứng tình hình đó, mơn Kết cấu Thép - Gỗ trường ĐH Kiến trúc HN tổ chức nhóm sinh viên tìm cách thiết kế dạng kết cấu Nhà công nghiệp yêu cầu thiết kế nhà công nghiệp tầng nhịp Khung ngang đợc làm thép tiền chế tiết diện chữ I thay đổi phù hợp với nội lực khung theo chiều dài nhịp Khung gồm hai phận Cột khung liên kết ngàm với Dầm khung Khung ngang liên kết ngàm với móng * Nhiệm vụ đồ án: Với kích thớc tải trọng cần thiết kế, xác định kích thớc tiết diện khung Tiêu chí: + Đảm bảo điều kiện cờng độ + Đảm bảo điều kiện biến dạng + Đảm bảo điều kiện ổn định + Tiết kiệm vật liệu + Chế tạo đơn giản Với khung thiết kế, tính tốn chi tiết liên kết: Cột-Dầm; DầmDầm; Cột-Móng) * Những nhận định bản: Khung thép thực chất loại kết cấu thép có tiết diện thay đổi nh đợc học môn “Kết cấu thép” trờng giải pháp liên kết ngàm móng giải pháp thơng minh để có đợc mặt sản xuất rộng rãi Tuy nhiên vấn đề đặt : Kết cấu thay đổi tiết diện độ cứng thay đổi, Giải vấn đề nh nào? Làm để biết đợc biến thiên nội lực tiết diện khung? Làm để tiết kiệm đợc nhiều tốt vật liệu mà chế tạo lại đơn giản nhất? SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG Thay đổi tiết diện thay đổi nào? Tại đâu? Có thể có tiết diện khơng đủ khả chịu lực sao? * Quá trình tư - phương pháp thiết kế: Trước hết ta thấy vấn đề thực đợc kiến thức đợc trang bị trờng Những định hớng, khống chế phải tuân theo hướng dẫn GVHD Tiết diện kết cấu thay đổi thay đổi J khơng thể cố định nhiên dầm cột khung phải có độ cứng Vậy ban đầu ta giả thiết trớc tỉ lệ độ cứng dầm khung cột khung Giải vấn đề nội lực, có phương pháp truyền thống để giải tốn khơng tuyến tính phương pháp “chia nhỏ đối tợng”, áp dụng vào trờng hợp này, nội lực dầm, cột ứng với trờng hợp tải trọng đợc xác định từ nhiều mặt cắt vị trí khác đợc đa vào tổ hợp bảng tiết diện có vị trí tơng ứng Nội lực có giá trị lớn tiết diện lấy từ bảng tổ hợp đợc chọn để đa vào thiết kế Sau có kích thớc cụ thể tiết diện, ta tiến hành thay đổi tiết diện theo đoạn có kích thớc biến đổi tuyến tính Sẽ có nhiều phơng án thay đổi tiết diện khác cho ta hình dạng khác trọng lượng khung khác Để có số liệu ban đầu, ta phải giả thiết trớc trọng lượng khung theo kinh nghiệm Sau có tiết diện khung sơ tức có tĩnh tải gần với thực tế So sánh với tĩnh tải giả thiết chênh lệch nhiều thiết kế lại đến chênh lệch không nhiều Tiết diện phải đợc kiểm tra cường độ, độ võng đỗ ổn định Các khung lại đợc thiết kế nh với tỉ lệ độ cứng dầm cột khác Mỗi thông số thay đổi cho ta phương án Việc thiết kế xoay vịng xác dần Các phương án đợc so sánh phơng án tiết diện đợc chọn theo ý kiến chủ quan phương án hội tụ nhiều tiêu chí đặt * Một số giới hạn Thực tế cho thấy thực đợc điều đòi hỏi khối lượng tính tốn tương đối lớn Để giảm bớt khối lợng tính tốn cho sinh viên, thầy giáo môn cho phép giả thiết trước độ cứng Dầm khung Cột khung Nhà cơng nghiệp tầng, nhịp, có cầu trục * Cơng cụ thực hiện: Các bước tính tốn thiết kế thực chủ yếu phần mềm EXCEL, bước tính lập thành bảng, bảng có cột tương ứng với thơng số thay đổi được, điều ta liên tục thay đổi thông số để so sánh chọn đợc phương án khung “tốt nhất” với tiêu chí đặt Tập hợp bảng SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG tạo thành dây chuyền mà đầu vào yêu cầu thiết kế đầu sản phẩm khung thép Nội lực tiết diện kiểm tra phần mềm SAP 2000 Các phần mềm Microsoft Word 2010 AutoCAD 2007 dùng để trình bày thuyết minh thể vẽ * Lý thuyết áp dụng: Các kiến thức tính tốn thiết kế Kết cấu thép; số kiến thức Cơ học kết cấu Sức bền vật liệu PHẦN II: TÍNH TỐN Số liệu cho trước L H1 Q B i Số lượng (m) (m) (T) (m) (%) khung 18 7,7 20 12 20 Vùng giódạng địa hình IIIA-B Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng, nhịp, với số liệu sau: - Xà ngang tiết diện thay đổi (chữ I) - Số lượng cầu trục: (chiếc) - Sức nâng cầu trục: Q (T) - Chế độ làm việc trung bình - Nhịp khung: L (m) - Chiều dài nhà: 120( m) - Bước cột: B (m) - Cao trình đỉnh ray: H1 (m) - Mái lợp bơng chống nóng bơng thuỷ tinh - Độ dốc mái (lợp tôn): i (%) f = 23 kN/cm2; - Vật liệu thép CT38s có: fv = 15kN/cm2; fc = 35kN/cm2 - Mô đun đàn hồi E = 2.1 × 105 ( MPa ) SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG - Hàn tay, dùng que hàn N46 - Tải trọng, hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737:1995 - Bê tơng móng cấp độ bền B20 có Rb=1.15 kN/cm2 - Vật liệu bulông liên kết bulông neo tự chọn A.CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU: Sơ đồ kết cu khung ngang nh cụng nghip mặt c ng ang nhµ q =20t a b Các thơng số cầu trục a Cầu trục - Do sức trục cần trục 20T nên chọn khoảng cách từ mép cột đến trục định vị a = khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục λ = 750mm - Nhịp cầu trục: L K =L-2 × λ =18-2 × 0.75=16.5 ( m ) - Dựa vào sức trục Q = 20T nhịp cầu trục L K = 16.5(m) ta có bảng thông số cầu trục lấy theo phụ lục II.13 - trang 87 (Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp - Trường Đại học Kiến trúc Hà nội): Sức Nhịp Kích thước gabarit áp lực bánh xe trục cầu Trọng lượng Q(T trục (mm) (T) lên ray (kN) ) SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP Lk(m 20 ) 16.5 GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG Hk Zmin Bk K 133 180 393 290 0 Cầu Xe trục(G) 8.54 con(Gxc) 1.19 Pmaxc Pminc 119 23.7 y x DẦM CẦU TRỤC,RAY CẦU TRỤC b Dầm cầu trục - Dầm cầu trục: +Từ bước cột thông số cầu trục ta chọn dầm tiết diện chữ I; định hình cao 1  1   ÷ ÷B =  ÷ ÷× 6000 = 750 ÷ 600 ( mm )  10   10  + Sơ chọn Hdct = 700mm - Chọn sơ khối lượng dầm cầu trục là: 1kN/m c Ray lớp lót ray - Lấy chiều cao ray lớp đệm, bụng C gia cường lấy sơ khoảng: H r = 200 ( mm ) Các kích thước khung ngang a Theo phương đứng - Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H = H K + b K = 1.33 + 0.3=1.63 ( m ) SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG Với: HK = 1.33 m - chiều cao gabarit cầu trục bK = 0.3 m -khe hở an toàn cầu trục xà ngang ⇒ Chọn H2 = 1.7 (m) - Chiều cao cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H + H3 = 7.7 + 1.7 + = 9.4 ( m ) Trong đó: H1 - cao trình đỉnh ray, H1 = 7,7 m; H3 - phần cột chôn nền,coi mặt móng cốt ± 0.000( H3 = 0) - Chiều cao phần cột trên, tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: H t = H + H dct + H r = 1.7 + 0.7 + 0.2 = 2.6 ( m ) - Chiều cao phần cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt vai cột: H d = H - H t = 9.4-2.6 = 6.8 ( m )                   b Theo phương ngang: - Coi trục định vị trùng với mép cột (a=0) Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: l= (18-16.5)/2= 0.75(m) - Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: 1  1  h =  ÷ ÷H =  ÷ ÷× 9.4 = ( 0.62 ÷ 0.47 ) ( m )  15 20   15 20  Chọn h = 55(cm) Thỏa điều kiện - Kiểm tra khe hở cầu trục cột khung: z = l + a-h = 0,75 + − 0.55 = 0.2m > z = 0.18 ( m ) SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYN DANH HONG mặt c ng ang nhµ q =20t a b c Sơ đồ tính khung ngang - Do sức nâng cầu trục không lớn nên chọn phương án cột có tiết diện khơng đổi với độ cứng I1.Vì nhịp khung 18m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi vị trớ (0,35-0,4) xà hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 3,5 m Với đoạn xà dài 3.5m , độ cứng cột I1 xà I2 xà I3 Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết cột khung với móng ngàm mặt móng( cốt ±0.000) Liên kết cột với xà ngang liên kết đỉnh xà ngang cứng Trục cột khung trùng với trục định vị để đơn giản hố tính tốn thiên an tồn.Ta có sơ đồ tính khung ngang hình I3 I2 I2 I3 đoạn xà đoạn xà vịtríthay đổi tiết diện xà 1 SV: NGUYN TIN MẠNH LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYỄN DANH HỒNG SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG ĐÁNH SỐ PHẦN TỬ THANH Thiết kế xà gồ mái Xà gồ mái chịu tác dụng tải trọng mái trọng lượng thân xà gồ Lớp mái xà gồ chọn trước Sau kiểm tra lại theo điều kiện bền điều kiện biến dạng xà gồ * Tấm lợp mái: Chọn sau: HÌNH DẠNG TẤM LỢP MÁI SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG - Các thông số kỹ thuật: Số hiệu C10 - 1000 - 0.6 Chiều dày Trọng lượng Diện tích 1tấm (mm) 0.6 (kN/m2) 0.056 (m2) * Xà gồ: Ta chọn xà gồ hình chữ “ C “ loại xà gồ chế tạo từ thép hình dập nguội - Hình dạng thơng số xà gồ chữ “ C “:Các thông số kĩ thuật: Tiết diện Ix Wx Iy Wy (cm4) (cm3) (cm4) (cm3) 774.19 77.41 156.5 12.09 × 8CS4 10 Trọng lượng (kN/m) Chiều dày (mm) 0.0893 2.7 Diện tích (cm2) 11.48 2.7 22.5 200 102 xµ g å 8c s 4x105 a Tải trọng tác dụng lên xà gồ - Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm: tải trọng tôn lợp mái, tải trọng thân xà gồ tải trọng hoạt tải sửa chữa mái - Chọn khoảng cách xà gồ mặt a = 1.5 m ⇒ Khoảng cách xà gồ mặt phẳng mái là: (Độ dốc i = 12 ⇒ 1.5 = 1.5 ( m ) cos 6.83° α = 6.830) *Tĩnh tải Vật liệu mái SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH Hệ số Tải trọng tiêu Tải trọng tính toán LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYỄN DANH HỒNG vượt tải chuẩn 1.1 0.056(kN/m2) lớp tơn lợp mái 0.062(kN/m2) × 1.05 0.0893(kN/m) 0.094(kN/m) Xà gồ mái 8CS4 105 * Hoạt tải: Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 0.3 kN/m2 với hệ số vượt tải n = 1.3 ⇒ p tt = 0.3 × 1.3 = 0.39 ( kN / m ) *Tải trọng tác dụng lên xà gồ C ( 8CS4 × 105 ) q tc = ( 0.056 + 0.3) × 1.5 + 0.0893 = 0.627 ( kN / m ) q tt = ( 0.062 + 0.39 ) × 1.5 + 0.094 = 0.776 ( kN / m ) b Kiểm tra lại xà gồ chọn Xà gồ tác dụng tải trọng lớp mái hoạt tải sửa chữa tính tốn cấu kiện chịu uốn xiên Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ C tác dụng theo phương với trục x-x tạo với phương ngang góc α = 6.83o MẶT CẮT XÀ GỒ Tải trọng tác dụng theo phương x-x y-y là: qx tc = q tc × cos α = 0.627 × cos6.830 = 0.624 ( kN / m ) q y tc = q tc × sin α = 0.627 × sin 6.830 = 0.0624 ( kN / m ) qx tt = q tt × cos α = 0.776 × cos 6.830 = 0.772 ( kN / m ) q y tt = q tt × sin α = 0.776 × sin 6.830 = 0.0772 ( kN / m ) SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH 10 LỚP: CT13X-HN ... bulơng liên kết bulông neo tự chọn A.CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU: Sơ đồ kết cấu khung ngang nhà công nghiệp mặt c ng ang nhà q =20t a b Các thông số cầu trục a Cầu trục - Do sức trục cần trục 20T nên chọn... CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP Lk(m 20 ) 16.5 GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG Hk Zmin Bk K 133 180 393 290 0 Cầu Xe trục(G) 8.54 con(Gxc) 1.19 Pmaxc Pminc 119 23.7 y x DẦM CẦU TRỤC,RAY CẦU TRỤC b Dầm cầu trục - Dầm cầu. .. MẠNH 14 LỚP: CT13X-HN ĐỒ ÁN THÉP GVHD: NGUYỄN DANH HỒNG 2.34 2.34 18000 c.Tải trọng gió tác dụng lên khung + Tải trọng gió gồm hai thành phần: phần tĩnh phần động Với nhà công nghiệp tầng, nhịp có