SVTH TRAN QUANG BAO Đồ án môn học KCT GVHD ThS Phạm Đệ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD ThS Phạm Đệ SVTH Trươ.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP THEO AISC GVHD: ThS Phạm Đê SVTH: Trương Minh Khoắn MSSV: 2131093917 Lớp: CD21KG Kiên Giang, ngày 09 tháng 08 năm 2022 Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Lời cảm ơn: Trong suốt trình thực hiên đồ án mơn 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 Công Trình Giao Thơng Thầy hướng dẫn mơn 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 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ MỤC LỤC P a g e | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ 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 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn 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 công nghiêp tầng nhịp thép có cầu trục, mặt hình chữ nhật Hình 1.1 Kích thước khung Trong đó: - Chiều dài nhịp nhà L : 36 m Sức trục Q : 6.3 T Cao độ đỉnh ray : 8.8 m Khu vực tính gió : I.A Chiều dài nhà : 120 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 = 6.3 T chiều dài nhịp nhà L = 36 m Chọn nhịp cầu trục Theo liêu catalouge cầu trục ta có: P a g e | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Chiều Bảng 1.1 Dữ liệu cầu trục Bề rộng K/c Trọng Trọng Nhịp Lk cao cầu K/c zmin cầu trục bánh xe lượng lượng (m) trục Hk (mm) Bk Kk cầu trục xe (mm) (mm) G (T) Gxc (T) 5930 5100 20.24 0.605 (mm) 34 920 180 Áp lực Áp lực Pmax Pmin (kN) (kN) 77.8 45.4 - Cột liên kết với móng cao trình ±0.000 m, mái lợp tôn 1.1.2 Vật liệu - Mác thép CCT34 - Cường độ tính tốn: - Cấp độ bền bê tông: 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 công 15 bước giàn - Theo phương ngang nhà bố trí cột có nhịp: 36 m - Cơng trình có chiều dài 120 m nên khơng bố trí khe nhiêt Hình 1.2 Mặt lưới cột P a g e | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án mơn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ 1.2.2 Kích thước theo phương đứng - Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: Với: bk = 0.1 (m) khoảng cách khe hở an toàn cầu trục xà ngang HK = 0.92 (m) chiều cao cầu trục (khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao cầu trục) Suy H2 = 0.1 + 0.92 = 1.02 (m) Chọn H2 = 1.1 (m) - Chiều cao cột tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H2 + H3 Với:+ H1 = Hr = 8.8 (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 = 8.8 + 1.1 + = 9.9 (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 = 1.1 + 0.8 + 0.2 = 2.1 (m) - Chiều cao phần cột dưới từ mặt móng đến mặt vai cột: P a g e | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn 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) P a g e | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Vậy tiết diên cột I-(1000-700) x 500 x 14 x 18, 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: P a g e | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Chọn h2 = 700 (mm) - Chiều dày bụng tiết diện: Chọn tw = 14 (mm) - Chiều dày cánh tiết diện: Chọn tf = 18 (mm) - Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột đoạn: Chọn Ltd = 7000 (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 = 600 mm Trong công thức trên: P a g e 10 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ 6.3 Kiểm tra tiết diện chân cột Hình 6.1 Kích thước sơ tiết diện chân cột Kiểm tra nén uốn đồng thời hai phương: 6.3.1.Thông số chung Vật liêu: Thép CCT34 F = 220 MPa E = 21.104 MPa Kích thước hình học tiết diên dầm tại vị trí chân cột: Bảng 6.2 Kích thước hình học tiết diện cột Cánh Chiều cao tiết diên Bản bụng Cánh dưới H (mm) bf (mm) tf (mm) h (mm) tw (mm) bf (mm) tf (mm) 700 500 18 664 14 500 18 • Đặc trưng hình học tiết diên dầm: Bảng 6.3 Đặc trưng hình học tiết diện cột Ix rx Iy ry A (mm4) (mm) (mm4) (mm) (mm2) 2.43x108 298.65 3.75x108 117.21 27296 kc 0.58 P a g e 56 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Sx Zx J h0 Zy Sy (mm3) (mm3) (mm4) (mm) (mm3) (mm3) 6.96x106 7.68x106 2.55x106 682 2.32x106 1.07x106 6.3.2 Nội lực: Pu= 448231 N Mux= 481072000 Nmm 6.3.3 Kiểm tra tiết diện Khi chịu nén • Bụng: : bụng khơng mảnh • Cánh: : cánh khơng mảnh Khi chịu uốn • Bụng: :bụng đặc P a g e 57 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT • GVHD: ThS Phạm Đệ Cánh: ; :cánh đặc 6.3.4 Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm Fe ứng suất tới hạn Euler, xác định theo công thức: (Mpa) Khả chịu nén danh nghĩa Pn xác định theo cơng thức: (N) Với Ag diên tích tiết diên nguyên Khả chịu nén thiết kế φcPn xác định theo cơng thức: (N) Với φc=0,9 6.3.5 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: - Xác định moment danh nghĩa Mn dầm theo điều kiên ổn định tổng thể: • Trong : P a g e 58 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án mơn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Trong : ⇒ : khơng cần xét =Nmm 6.3.6 Tính độ bền uốn danh nghĩa trục y-y Bụng đặc chắc: Xác định moment danh nghĩa Mn dầm theo điều kiên ổn định cục bộ: Dầm có bụng đặc chắc; cánh đặc nên ta xác định Mn theo công thức: • - - Xác định moment danh nghĩa Mn dầm theo điều kiên ổn định tổng thể: • Trong : ⇒ : khơng cần xét = 6.3.7 Các độ bền uốn khả dụng Theo LRFD: 6.3.8 Kiểm tra trạng thái giới hạn Vì nên ta dùng cơng thức: P a g e 59 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Cột đủ chịu lực P a g e 60 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ 6.4 Kiểm tra tiết diện khác Hình 6.2 Tiết diện thay đổi đỉnh cột vai cột Thông số chung Tiết diện Ix (mm4) rx (mm) Iy (mm4) ry (mm) I(960x500x14x18) I(1000x500x14x18) Tiết diện I(960x500x14x18) I(1000x500x14x18) 4.91 5.39 Zx 11466216 12090536 399 413.48 Zy 2340552 2344472 375000000 375000000 J 2.79 2.83 110 109.12 Sx 10.24 10.77 A (mm2) 30936 31496 Sy 781250 750000 kc 0.49 0.482 Ho 942 982 Kiểm tra, phân loại tiết diên I(960x500x14x18) Khi chịu nén Cánh Bụng cánh mảnh bụng mảnh I(1000x500x14x18) cánh mảnh Tiết diện bụng mảnh Khi chịu uốn Cánh Bụng cánh không bụng đặc đặc cánh không bụng đặc đặc P a g e 61 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án mơn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm Fcr Khả chịu nén Pn Ø Pn I(960x500x14x18) 214 6621867.615 I(1000x500x14x18 ) 214 6754866.166 Tiết diện 5959680.8 6079379.5 Kết luận Thỏa điều kiên chịu nén Thỏa điều kiên chịu nén Tính độ bền uốn danh nghĩa Đối với trục x-x Tiết diên Ổn định cục Mp Mnx1 2.52 2.52 I(960x500x14x18) I(1000x500x14x1 8) 2.66 2.66 Trục x-x Ổn định tổng thể Lb Lp Lr 1100 5986.8 16448.9 1100 5933.3 16280.4 Mnx2 Không cần xét Không cần xét Mnx 2.52 2.66 Đối với trục y-y 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 Tiết diên I(960x500x14x18) I(1000x500x14x18 ) 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: P a g e 65 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ 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: • Khả chịu nén danh nghĩa Pn xác định theo cơng 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 khơng 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 P a g e 66 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ : không cần xét Mn giá thị nhỏ giá trị M n định theo điều kiên ổn định cục cánh nén điều kiên ổn định tổng thể: Nmm 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 P a g e 67 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ 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 Khi chịu nén Cánh Bụng Tiết diên Khi chịu uốn Cánh Bụng I(700x500x14x18) cánh không mảnh bụng mảnh cánh không đặc bụng đặc I(700x500x14x18) cánh không mảnh bụng mảnh cánh không 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 168984992 Trục x-x Ổn định tổng thể Lp Lr Lb 110 6373.48699 18094.569 Mnx Mnx2 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 P a g e 68 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn Đồ án môn học KCT GVHD: ThS Phạm Đệ 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 69 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn 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 36010, Nhà xuất xây dựng P a g e 70 | 70 SVTH: Trương Minh Khoắn ... 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... Trình Giao Thơng Thầy hướng dẫn môn Kết cấu thép cho lớp em trực tiếp bảo em thực hiên đồ án Thầy ln nhiêt tình tận tâm cơng viêc giảng dạy, hướng dẫn duyêt đồ án, giúp cho chúng em có chịu khó,... 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 dụng theo phương