Đang tải... (xem toàn văn)
SVTH TRAN QUANG BAO Đồ án môn học KCT GVHD ThS Phạm Đệ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH VIỆN XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD ThS Phạm Đệ SVTH Nguyễn Nhật Trọng.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH VIỆN XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: ThS Phạm Đê SVTH: Nguyễn Nhật Trọng MSSV: 2131093956 Lớp: CD21KG Kiên Giang, ngày 20 tháng 08 năm 2022 Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Lời cảm ơn: Trong suốt trình thực hiên đồ án môn học Kết Cấu Thép này, em nhận nhiều kiến thức tận tâm từ thầy Em xin bày tỏ lời cảm ơn tới thầy Phạm Đê, giảng viên khoa Cơng Trình Giao Thông Thầy hướng dẫn môn Kết cấu thép cho lớp em trực tiếp bảo em thực hiên đồ án Thầy ln nhiêt tình tận tâm công viêc giảng dạy, hướng dẫn duyêt đồ án, giúp cho chúng em có chịu khó, cẩn thận trình bày để có sản phẩm hoàn thiên Những kiến thức quý báu thầy truyền đạt chắn theo em sau Trong trình thực hiên đồ án, em gặp nhiều điều khó khăn cịn số kiến thức em chưa biết chưa nắm vững Nhưng nhờ thầy bạn em, người ln cố gắng giúp đỡ em hồn thành đồ án Em chân thành cảm ơn thầy bạn! P a g e | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU BẢNG 1.1 DỮ LIỆU CẦU TRỤC BẢNG 1.2 TĨNH TẢI MÁI BẢNG 3.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG BẢNG 3.2.CÁC TRƯỜNG HỢP TỔ HỢP NỘI LỰC KHUNG NGANG BẢNG 3.3 BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC BẢNG 4.1 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC TIẾT DIỆN DẦM CẦU TRỤC BẢNG 4.2 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TIẾT DIỆN DẦM CẦU TRỤC BẢNG 5.1 CÁC VỊ TRÍ MẶT CẮT XÉT NỘI LỰC KIỂM TRA CỘT BẢNG 5.2 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC TIẾT DIỆN CỘT BẢNG 5.3 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TIẾT DIỆN CỘT BẢNG 6.1 CÁC VỊ TRÍ MẶT CẮT XÉT NỘI LỰC KIỂM TRA XÀ MÁI BẢNG 6.2 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC TIẾT DIỆN XÀ MÁI BẢNG 6.3 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TIẾT DIỆN XÀ MÁI BẢNG 7.1 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC TIẾT DIỆN CẦU TRỤC BẢNG 7.2 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TIẾT DIỆN CẦU TRỤC P a g e | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ CHƯƠNG KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1.1 Số liệu thiết kế 1.1.1 Dữ liệu thiết kế Thiết kế nhà cơng nghiêp tầng nhịp thép có cầu trục, mặt hình chữ nhật Hình 1.1 Kích thước khung Trong đó: - Chiều dài nhịp nhà L : 24 m Sức trục Q : 25 T Cao độ đỉnh ray : 9.5 m Khu vực tính gió : III.B Chiều dài nhà : 104 m Bước cột :8m Độ dốc mái : 15 % Cầu trục làm viêc chế độ trung bình - Hai móc cẩu, móc cẩu mềm - Tiêu chuẩn thiết kế: AISC 360:16 - Tải trọng lấy theo TCVN 2737-1995: Tải trọng tác động Xác định nhịp cầu trục: Do sức trục Q = 25 T chiều dài nhịp nhà L = 24m Chọn nhịp cầu trục P a g e | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Theo liêu catalouge cầu trục ta có: Bảng 1.1 Dữ liệu cầu trục Bề rộng K/c Trọng Chiều Trọng Nhịp Lk cao cầu K/c zmin cầu trục bánh xe lượng lượng (m) trục Hk (mm) Bk Kk cầu trục xe 22,5 (mm) 1380 190 (mm) 4130 (mm) 3200 G (T) 13,98 Gxc (T) 1,573 Áp lực Áp lực Pmax Pmin (kN) (kN) 158 36,3 - Cột liên kết với móng cao trình ±0.000 m, mái lợp tơn 1.1.2 Vật liệu - Mác thép CCT34 - Cường độ tính tốn: - Cấp độ bền bê tơng: B20 - Tôn mái tôn tường: Tôn ASEM, dày 0.47 ± 0.01 mm - Que hàn N42 tương đương: - Phương pháp hàn bán tự động, phương pháp kiểm tra thông thường 1.1.3 Tiêu chuẩn áp dụng - TCVN 2737 – 1995: Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5575 – 2012: Thiết kế kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn thiết kế: AISC 360:10 1.2 Kích thước khung ngang 1.2.1 Bố trí lưới cột - Theo phương dọc nhà bố trí với bước m, cơng trình có tổng cơng 13 bước giàn - Theo phương ngang nhà bố trí cột có nhịp: 24 m - Cơng trình có chiều dài 104 m nên khơng bố trí khe nhiêt Hình 1.2 Mặt lưới cột 1.2.2 Kích thước theo phương đứng - Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: P a g e | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Với: bk = 0.1 (m) khoảng cách khe hở an toàn cầu trục xà ngang HK=1,38 (m) chiều cao cầu trục (khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao cầu trục) Suy H2 = 0,1 + 1,38 = 1,48 (m) Chọn H2 = 1,5 (m) - Chiều cao cột tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H2 + H3 Với:+ H1= Hr = 9,5 (m) cao trình đỉnh ray + H3= khoảng cách phần cột chôn dưới nền, theo đề xem cột liên kết với móng cao trình ± 0.000 m Suy ra: H= 9,5 + 1,5 + = 11(m) - Chiều cao dầm cầu trục: Chọn hdc= 0,8 (m) - Chiều cao thực cột từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép kèo: Với hr= 0,2 (m) chiều cao rây đêm rây Suy ra: Hctr = 1,5 + 0.8 + 0.2 = 2,5 (m) - Chiều cao phần cột dưới từ mặt móng đến mặt vai cột: P a g e | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ 1.2.3 Kích thước theo phương ngang 1.2.3.1 Tiết diện cột Hình 1.3 Kí hiệu kích thước cột - Sơ chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: Chọn chiều cao h = 1000 (mm) - Bề rộng tiết diện cột: Chọn bề rộng b = 500 (mm) - Bề dày bụng: - Để đảm bảo điều kiên chống gỉ, không nên chọn tw mỏng, nên chọn tw ≥ (mm) Chọn bề dày tw = 14 (mm) - Bề dày cánh: Chọn bề dày tf = 18 (mm) Vậy tiết diên cột I-(700-1000) x 500 x 14 x 18 P a g e | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án mơn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Hình 1.4 Tiết diện cột chân cột đỉnh cột 1.2.3.2 Tiết diện xà mái Hình 1.5 Tiết diện xà mái nút khung đỉnh khung - Chiều cao tiết diện nách khung: Chọn h1 = 1000 (mm) - Bề rộng tiết diện nách khung: Chọn b = 500 (mm) - Chiều cao tiết diện xà đỉnh khung: Chọn h2 = 700 (mm) - Chiều dày bụng tiết diện: Chọn tw = 14 (mm) P a g e | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ - Chiều dày cánh tiết diện: Chọn tf = 18 (mm) - Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột đoạn: Chọn Ltd = 4500 (mm) Vậy: Tiết diên tại nút khung là: I-1000 x 500 x 14 x 18 Tiết diên tại đỉnh khung là: I-700 x 500 x 14 x 18 Tiết diên dầm mái ghi là: I-(1000-700) x 500 x 14 x 18 Hình 1.6 3D tiết diện dầm mái thay đổi tiết diện 1.2.3.3 Tiết diện vai cột - Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: - Chiều dài vai cột (tính từ mép cột đến mép ngồi vai cột): , chọn Lv = 500mm Trong công thức trên: - hc chiều cao tiết diên cột khoảng cách từ trục ray đến mép vai cột lấy 100 (mm) Kích thước tiết diên vai cột chọn sơ theo công thức kinh nghiêm cột dầm mái - Xác định khoảng cách a từ mép cột tới trục định vị cột: Phụ thuộc vào sức trục Q ⁺ Khi sức trục Q ≤ 30T: Lấy a= P a g e | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT - ⁺ Khi sức trục 30T < Q ≤ 75T: Lấy a = 250 mm ⁺ Khi sức trục Q > 75T: Lấy a = 500 mm GVHD: ThS Phạm Đệ Cầu trục có sức trục Q= 25T không thỏa điều kiên Zmin nên không chọn a=0, chọn lại a = 250mm - Chiều cao dầm tại điểm đặt lực cầu trục: h=700 mm - Chiều cao dầm tại vị trí liên kết với cột: hv=1000mm - Chiều rộng tiết diên dầm: bf=500 mm - Chiều dày bụng tiết diên dầm: tw= 14 mm - Chiều dày cánh tiết diên dầm: tf= 18 mm - Tiết diên dầm vai cột: I – (1000x700) x 500 x 14x 18 Hình 1.7 Kích thước vai cột 1.2.3.4 Tiết diện cửa trời Thông thường, bề rộng cửa trời khoảng nhịp nhà chiều cao cửa trời bề rộng Chọn Lct = (m), Hct = (m) - Chiều cao tiết diên cột dầm mái cửa trời h= 200 (mm) - Bề rộng cánh cột dầm mái cửa trời bf =100 (mm) P a g e 10 | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Fcr Pn Ø Pn I(960x500x14x18) 214 6621867.615 I(1000x500x14x18 ) 214 6754866.166 5959680.8 6079379.5 Thỏa điều kiên chịu nén Thỏa điều kiên chịu nén Tính độ bền uốn danh nghĩa Đối với trục x-x Tiết diên I(960x500x14x18) I(1000x500x14x1 8) Ổn định cục Mp Mnx1 2.52 2.52 2.66 2.66 Trục x-x Ổn định tổng thể Lb Lp Lr 1100 5986.8 16448.9 1100 5933.3 16280.4 Mnx Mnx2 Không cần xét Không cần xét 2.52 2.66 Đối với trục y-y Tiết diên I(960x500x14x18) I(1000x500x14x18 ) Trục y-y Ổn định cục Ổn định tổng thể Mp Mny1 Lb Lp Lr Mny2 0.52 0.52 15005986.8410174.29 Không cần xét 0.52 0.52 15005933.3449911.36 Không cần xét Mny 0.52 0.52 Kiểm tra trạng thái giới hạn Pr Pc Điều kiên ry nên phương trục y định - Xác định số giảm bụng Qa: + Trường hợp bụng mảnh: Đối vơi tiết diên chữ I: • • Bề rộng hữu hiêu he bụng: Trong đó: f -ứng suất lớn có, lấy Fcr Fcr tính tốn giả thiết Q=1 • Fe ứng suất tới hạn Euler, xác định theo công thức: P a g e 65 | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT • GVHD: ThS Phạm Đệ Khả chịu nén danh nghĩa Pn xác định theo công thức: Với Ag diên tích tiết diên nguyên Khả chịu nén thiết kế φcPn xác định theo công thức: Với φc=0,9 Dầm đủ khả chịu nén 7.3.5 Tính độ bền uốn danh nghĩa trục x-x • Bụng đặc chắc: Xác định moment danh nghĩa Mn dầm theo điều kiên ổn định cục bộ: Dầm có bụng đặc chắc; cánh không nên ta xác định Mn theo công thức: Xác định moment danh nghĩa Mn dầm theo điều kiên ổn định tổng thể: Lb = 1100 mm : không cần xét Mn giá thị nhỏ giá trị Mn định theo điều kiên ổn định cục cánh nén điều kiên ổn định tổng thể: Nmm P a g e 66 | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ 7.3.6 Các độ bền uốn khả dụng Theo LRFD: 7.3.7 Kiểm tra trạng thái giới hạn • Vì nên ta dùng cơng thức: Dầm xà mái đủ chịu lực 7.4 Kiểm tra tiết diện khác Hình 7.2 Tiết diện thay đổi nút xà mái Thông số chung Tiết diên Ix (mm4) rx (mm) Iy (mm4) ry (mm) A (mm2) kc I(700x500x14x18 2434605435 299 375000000 117 27296 0.58 ) I(700x500x14x18 2434605435 299 375000000 117 27296 0.58 ) Tiết diên Zx Zy J Sx Sy Ho I(700x500x14x18 7681136 231507 2551338.667 6956015.5 1071428.5 682 7681136 231507 2551338.667 6956015.5 1071428.5 682 ) I(700x500x14x18 ) Kiểm tra, phân loại tiết diên Tiết diên Khi chịu nén Cánh Bụng Khi chịu uốn Cánh Bụng P a g e 67 | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ I(700x500x14x18) cánh không mảnh bụng mảnh cánh không đặc bụng đặc I(700x500x14x18) cánh không mảnh bụng mảnh cánh khơng đặc bụng đặc Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm Khả chịu nén Tiết diên Qs Qa Fcr Pn Ø Pn I(700x500x14x18) 1 187 5110136.396 Kết luận Thỏa điều kiên 4599122.76 chịu nén Tính độ bền uốn danh nghĩa Đối với trục x-x Tiết diên I(700x500x14x1 8) Ổn định cục Mp Mnx1 168984992 Trục x-x Ổn định tổng thể Lp Lr Lb 168984992 110 6373.48699 Mnx Mnx2 18094.569 Không cần xét 168984992 Đối với trục y-y Tiết diên I(700x500x14x18 ) Ổn định cục Mp Mnx1 168984992 168984992 Lb 1100 Trục x-x Ổn định tổng thể Lp Lr 6373.48699 18094.569 Mnx Mnx2 không cần xét 1689849920 6.4.5 Kiểm tra trạng thái giới hạn Mcx Tiết diên Mcy Pr Điều kiên Pc I(700x500x14x18) 1520864928 131782 4599122.76 0.08 I(700x500x14x18) 1441093166 116695 4599122.76 0.2 Kết luận Cột đảm bảo khả chịu lực Cột đảm bảo khả chịu lực P a g e 68 | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ TÀI LIỆU THAM KHẢO TCVN 5575:2012: Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất Bộ xây dựng, Hà Nội, 2012 TCVN 2737:1995: Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất Bộ xây dựng, Hà Nội, 1996 GS.TS Đoàn Định Kiến ,Thiết kế kết cấu thép theo quy phạm Hoa Kì AISC 360-10, Nhà xuất xây dựng P a g e 69 | 69 SVTH: Nguyễn Nhật Trọng ... xà mái: (Mục 2.1.1e Chương Sách Thiết kế kết cấu thép nhà cơng nghiêp GS Đồn Định Kiến) (Mục 2.1.2b Chương Sách Thiết kế kết cấu thép nhà cơng nghiêp GS Đồn Định Kiến) STT Loại tải Tôn lợp... Tính tốn kết cấu khung theo sơ đồ khung phẳng Liên kết cột móng liên kết ngàm Các liên kết cột dầm mái, đỉnh khung, cột cửa trời dầm mái, cột cửa trời dầm mái cửa trời, đỉnh cửa trời liên kết cứng... hệ giằng Hê giằng phận kết cấu liên kết khung ngang lại tạo thành kết cấu khơng gian, có tác dụng: - Bảo đảm bất biến hình theo phương dọc nhà độ cứng không gian cho nhà; - Chịu tải trọng tác