ĐỒ án kết cấu CÔNG TRÌNH THÉP xác ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP  SVTH  MSSV  GVHD  GVBV  HỌC KÌ ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG MỤC LỤC CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1 1.1 Xác định kích thước theo phương đứng 1 1.2 Xác định kích thước theo phương ngang nhà 2 1.2.1 Tiết diện cột 2 1.2.2 Tiết diện dầm mái 4 1.2.3 Tiết diện vai cột 6 1.2.4 Tiết diện các cấu kiện của cửa trời 6 1.3 Hệ giằng 8 1.3.1 Hệ giằng cột 8 1.3.2 Hệ giằng mái 9 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ XÀ GỒ 11 2.1 Thiết kế xà gồ cột 11 2.1.1 Tải trọng tác dụng 11 2.1.2 Kiểm tra điều kiện về cường độ 13 2.1.3 Kiểm tra độ võng 13 2.2 Thiết kế xà gồ mái 14 2.2.1 Tải trọng tác dụng lên xà gồ 14 2.2.2 Kiểm tra điều kiện cường độ 18 2.2.3 Kiểm tra độ võng 20 CHƯƠNG 3 TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN KHUNG 23 3.1 Tính toán tải trọng tác dụng lên khung 23 SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG 3.1.1 Tải trọng lên dầm mái 23 3.1.2 Tải trọng lên cột 24 3.1.3 Hoạt tải sửa chữa mái 26 3.1.4 Tải trọng gió 28 3.1.5 Hoạt tải cầu trục 31 3.2 Tính nội lực khung 37 3.2.1 Mô hình hoá kết cấu khung bằng phần mềm ETAB 37 3.2.2 Các biểu đồ nội lực khung 43 3.3 Tổ hợp nội lực 45 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CỘT VÀ DẦM MÁI 47 4.1 Thiết kế cột 47 4.1.1 Thông số chung 47 4.1.2 Kiểm tra điều kiện khống chế độ mảnh 50 4.1.3 Kiểm tra điều kiện bền 51 4.1.4 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung 53 4.1.5 Kiểm tra điều kiện tổng thể ngoài mặt phẳng khung 55 4.1.6 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh 58 4.1.7 Kiểm tra điều kiện ổn định bản bụng cột 59 4.1.8 Kiểm tra chuyển vị theo phương ngang 62 4.2 Thiết kế dầm mái 64 4.2.1 Tiết diện tại đầu xà 64 4.2.2 Tiết diện tại điểm nối xà 68 SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG 4.2.3 Tiết diện tại đỉnh khung 70 CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CÁC LIÊN KẾT CHI TIẾT 75 5.1 Thiết kế chân cột ngàm với móng 75 5.1.1 Nội lực tính toán 75 5.1.2 Tính bản đế 75 5.1.3 Tính dầm đế 79 5.1.4 Tính sườn A 81 5.1.5 Tính sườn B 83 5.1.6 Bulong neo 85 5.1.7 Thiết kế đường hàn liên kết cột vào bản đế 88 5.2 Thiết kế vai cột 90 5.2.1 Thông số chung 90 5.2.2 Lực tác dụng lên vai cột 91 5.2.3 Kiểm tra điều kiện bền 91 5.2.4 Kiểm tra điều kiện ứng suất ép mặt cục bộ 92 5.2.5 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng 92 5.2.6 Kiểm tra điều kiện chuyển vị 93 5.2.7 Tính toán kiên kết hàn giữa vai cột và cánh cột 94 5.2.8 Thiết kế sườn gia cường 96 5.3 Thiết kế liên kết cột và dầm mái 97 5.3.1 Nội lực tính toán 97 5.3.2 Tính toán bulong liên kết 97 SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG 5.3.3 Tính toán bản mặt bích 99 5.3.4 Tính toán đường hàn liên kết 100 5.4 Chi tiết nối xà 101 5.4.1 Nội lực tính toán 101 5.4.2 Tính toán bulong liên kết 101 5.4.3 Tính toán đường hàn kiên kết: 103 5.4.4 Nội lực tính toán 105 5.4.5 Tính toán bulong liên kết 105 5.4.6 Tính toán đường hàn kiên kết: 108 5.5 Chi tiết liên kết cửa trời 109 5.5.1 Kiểm tra điều kiện bền 110 5.5.2 Tính liên kết bu lông 110 5.5.3 Tính bản bích 112 5.5.4 Tính toán đường hàn kiên kết: 112 SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG ĐỀ BÀI Nhà công nghiệp bằng kết cấu thép một tầng, một nhịp Mặt bằng hình chữ nhật có nhịp là L, chiều dài nhà là B = 60(m) Nhà có cầu trục, chế độ làm việc trung bình, sức trục Q Chiều cao đỉnh ray cầu trục là Hr Công trình được xây dựng ở vùng gió là G Các giá trị L, Hr, Q, G trong bảng sau : Nhịp nhà L (m) 24 Với Q = 5(T) và nhịp nhà L = 24 (m), tra bảng cầu trục ta được những số liệu sau : Chọn bước khung B 6(m) 5 Sức Nhịp trục Q Lk (T) (m) 22 SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG Hình a Mặt bằng cột Hình b Khung ngang nhà SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1.1 Xác định kích thước theo phương đứng  Chiều cao từ mặt rây cầu trục đến đáy xà ngang : H 2 H k bk Trong đó :  Hk : chiều cao của cầu trục  bk : khe hở an toàn, chọn b k 200(mm) H 2 H k b k 810 200 1010(mm)  Chọn H 2 1100(mm)  Chiều cao của cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang : H H 1 H 2 H 3 7500 1100 0 8600(mm) Trong đó :   H1 : cao trình đỉnh ray, H 1 H r 7500(mm)  H3 : phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cos0.000(m) Chiều cao của phần cột trên, tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang : H tr H 2 H dc h r 1100 600 200 1900(mm) Trong đó :  Hdc : chiều cao dầm cầu trục, lấy bằng  1     Chọn H dc 0.6(m) 600(mm)   8 hr :chiều cao rây và đệm rây, lấy h r 200(mm) Chiều cao của phần cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột : SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285  SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP  GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG Ta có : e  6EI x  6  95.449   10.206   40  15 1.1 1.05       0.011(cm)   0.011(cm) 0.1(cm)    Vai cột thoả điều kiện chuyển vị 5.2.7 Tính toán kiên kết hàn giữa vai cột và cánh cột  Cường độ tính toán của đường hàn góc:  f fwf 0.7 18 12.6(kN / cm2 )  s fws f fwminf fwf12.6(kN/cm2)   1 15.3 15.3(kN / cm2 ) Chiều cao đường hàn: h f  2 (Bf Chọn h f 6(mm) 0.6(cm)  Chiều dài tính toán các đường hàn:  2 đường hàn phía trên cánh: l w 25 1 24(cm)  4 đường hàn phía dưới cánh: lw 0.525 0.6 111.2(cm) SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP  l  GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG 2 đường hàn bụng: w  h w 1 33.4 1.2 32.2(cm) Tính toán đường hàn theo tiết diện đi qua thép đường hàn f fwminf fwf12.6(kN/cm2)  Bề dày đường hàn: t w h f 0.6 0.7 0.42(cm) Hình 5.11 Tiết diện đường hàn dầm vai  Diện tích tiết diện đường hàn chịu cắt (xem lực cắt chỉ do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu) A w 0.42 (2 24 4 11.2 2 32.2) 66.024(cm  I 2 ) Moment quán tính của tiết diện đường hàn:  20.7 w  2 0.7  0.6  32.23 24    13741.26(cm 4 ) 12   Moment chống uốn của tiết diện các đường hàn:  2I 213741.26  w  w  785.215(cm3) h 35 W  Ứng suất tiếp gây ra bởi lực cắt và moment lên đường hàn SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP      td   5.615 Vì td  Đường hàn thoả điều kiện bền 5.2.8 Thiết kế sườn gia cường 5.2.8.1 Gia cường cho dầm vai  Chiều cao: h  s  h w 33.4(cm) Bề rộng: h bs 30 s 40  376 30 40 52.533(mm) 5.253(cm) Chọn b s 10(cm)  Bề dày: s t  2b f 21 E  2 6 21000  0.379(cm) s Chọn t s 0.8(cm) 5.2.8.2 Gia cường cho bụng cột  Chiều cao: h  s h wc Bề rộng: h bs 30 s 40  58.4(cm) 584 30 40 59.467(mm) 5.947(cm) Chọn b s 10(cm)  Bề dày: SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP t  s 2b s GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG f 21 E  2 12.2 21000  0.772(cm) Chọn t s 0.8(cm) 5.3 Thiết kế liên kết cột và dầm mái Hình 5.12 Cấu tạo sơ bộ nút khung 5.3.1 Nội lực tính toán Bảng 5.6 Nội lực tính toán mối nối đầu dầm mái Mmax (kN.m) 167.05 5.3.2 Tính toán bulong liên kết  Chọn 14 bulong tinh cấp độ bền 6.6 đường kính20có diện tích thực của bulong A bn 2.45(cm 2 ), diện tích nguyên của bulong A 3.14(cm 2 ) , cường đô tính SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG toán chịu kéo của bulong ftb 25(kN / cm2 ), cường độ tính toán chịu cắt của bulong fvb 23(kN / cm2 ) Hình 5.13 Bố trí liên kết bulong chi tiết đỉnh cột  Bố trí bulong thành 2 dãy với khoảng cách giữa các bulong tuân thủ các quy định trong bảng 44 TCVN 5575-2012  Phía ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy như sau:   Bề dày: t s t w t s 8(mm)  Bề rộng phụ thuộc vào kích thước mặt bích: l s 9(cm)  Chiều cao: h s 1.5 l s 1.5 9 13.5(cm) h s 15(cm) Kiểm tra khả năng chịu lực của bulong theo mục 8.2.2 TCVN 5575-2012, coi liên kết xoay quanh hàng bulong ngoài cùng phía nén  Kiểm tra bulong chịu kéo:  Khả năng chịu kéo của một bulong: SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285  N tb  Lực kéo lớn nhất ở hàng bulong ngoài cùng:  N bmax  Thảo mãn điều kiện chịu kéo  Kiểm tra chịu cắt và ép mặt:  Lực tác dụng lên 1 bulong: Ncb V 36.14 n 14 2.581(kN)  Khả năng chịu cắt một bulong  N vb  Giả thiết chiều dày mặt bích là1(cm) f v  N emb N  1.636(kN) cb  Thoả mãn điều kiện chịu cắt và ép mặt của bulong  Vậy liên kết bulong đủ bền 5.3.3 Tính toán bản mặt bích  Bề dày bản bích xác định từ điều kiện chịu uốn: t 1.1 t 1.1 SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP  GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG Chọn bề dày bản bích : t1.5(cm) 5.3.4 Tính toán đường hàn liên kết  Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc gây ra: Hình 5.14 Tiết diện đường hàn giữa bản bích và cột  Sử dụng que hàn N42, có cường độ tính toán fwf 18(kN / cm2 )  Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh ngoài (kể cả 2 sườn) l  w1  Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở bụng cột lw2 2 (60 2 0.81)114.8(cm)  Lực kéo trong bản cánh ngoài do moment và lưc dọc phân vào: N M     N  167.05100  52.09  252.37(kN) k h n 60 2   Chiều cao đường hàn cần thiết:  h yc  f h yc v f SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP  GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG Chọn chiều cao đường hàn: h f 6(mm) 5.4 Chi tiết nối xà Hình 5.15 Sơ bộ liên kết mối nối xà 5.4.1 Nội lực tính toán  Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết là cặp nội lực gây kéo nhiều nhất cho các bulong tại tiết diện mái Bảng 5.7 Nội lực tính toán mối nối xà Mmax (kN.m) 46.46 5.4.2 Tính toán bulong liên kết  Chọn 10 bulong tinh cấp độ bền 4.8 đường kính20có diện tích thực của bulong A bn 2.45(cm 2 ), diện tích nguyên của bulong A 3.14(cm 2 ) , cường đô tính SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 ...ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG MỤC LỤC CHƯƠNG XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1.1 Xác định kích thước theo phương đứng 1.2 Xác định kích thước theo phương ngang. .. 18149285 ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG CHƯƠNG XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1.1 Xác định kích thước theo phương đứng  Chiều cao từ mặt rây cầu trục đến đáy xà ngang : H 2... tiết khung trục ngang nhà thép SVTH: HOÀNG THẾ PHONG - 18149285 ĐA KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN THẾ TRƯỜNG PHONG 1.3 Hệ giằng Hệ giằng phận kết cấu liện kết khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu