ĐỒ án kết cấu THÉP xà ngang tiết diện thay đổi (chữ i) số lượng cầu trục 2 cầu trục, 2 móc cẩu sức nâng cầu trục q =500100 kn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY KHOA XÂY DỰNG  ĐỒ ÁN: KẾT CẤU THÉP Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Doãn Nội Sinh viên thực Tên học phần Năm học Vĩnh Long, tháng 7/2022 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN: Chữ ký giảng viên hướng dẫn ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI PHẦN I TÍNH TỐN CHUNG Kết cấu chịu lực nhà xưởng khung ngang gồm cột dàn Để đảm bảo độ cứng theo phương ngang nhà, liên kết cột dàn mái thực liên kết cứng Liên kết chân cột móng bê tơng cốt thép liên kết ngàm cứng.vẽ so khung: SỐ LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế khung ngang nhà xưởng nhịp, tầng với số liệu sau: - Xà ngang tiết diện thay đổi (chữ I) - Số lượng cầu trục: cầu trục, móc cẩu - Sức nâng cầu trục: Q =500/100 kN - Chế độ làm việc trung bình - Nhịp khung thiết kế theo nhịp cầu trục: L = 33m - Chiều dài nhà: 153 m - Bước cột: m - Cao trình đỉnh ray: H1 = +9,1 m - Mái panen BTCT tiết diện 1.5x6 = m2, độ dốc mái i = 1/10 Giàn hình thang - Vật liệu thép CCT34 có: f = 21 kN/cm2 - Mô đun đàn hồi E = 21x103 kN/cm2 - Vùng áp lực gió: II-A, địa hình C Có W0 = 83 daN/m2 = 0,83 kN/m2 - Hàn thủ công dùng que hàn N50 - Bê tơng móng cấp độ bền B20, có Rb = 1,15 kN/cm2 - Kết cấu bao che, tường xây gạch, tường BTCT KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 2.1 Theo phương đứng: Cốt mặt 0.000, ta có cao trình đỉnh ray H1 = 9,1 m, nhịp nhà L = 33m (theo đề đồ án) Tải trọng cầu trục Q = 500/100 kN, chế độ làm việc trung bình = 750 mm = 0,75 m ( khoảng cách từ trục định vị đến tim ray) Ta có: Nhịp khung khoảng cách trục định vị xác định theo công thức: SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP L = Lct + GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI Lct = L - = 33 – x 0,75 = 31,5 m Tra bảng F5 Cataloge cầu trục, ta có thơng số cầu trục: Bc = 6650 mm; K = 5250 mm; Hct = 3150 mm; B1 = 300 mm; Trong đó: + Bc: chiều rộng tiết diện cầu trục + B1: phần đưa cầu trục phía ngồi ray + Lct: nhịp cầu trục + Hct: chiều cao dầm cầu trục - Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: + Hc: kích thước gabarit cầu trục, từ mặt ray đến điểm cao xe Tra catalo cầu trục + 100: khe hở an toàn xe kết cấu + f: khe hở phụ, xét độ võng kết cấu mang lực mái việc bố trí giằng cánh Lấy f = (200 ÷ 400) mm chọn f = 350 mm - Chiều cao sử dụng tính từ mặt đến đáy kèo: Hsd = H1 + H2 = 9,1 + 3,6 = 12,7 m - Chiều cao thực cột tính từ vai đỡ dầm cầu trục đến mặt đáy kèo: Ht = H2 + Hdc + Hr Trong đó: + Hdc: chiều cao dầm cầu trục lấy Hdc = B nhịp cầu trục (B bước cột) x B = ( 1125 ÷ 900) Chọn Hdc = 1000 mm + Hr: chiều cao ray đệm ray phụ thuộc loại cầu trục Lấy 200 mm SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI Ht = 3600 + 1000 + 200 = 4800 (mm) = 4,8 (m) - Chiều cao thực đoạn cột tính từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện cột: Hd = Hsd – Ht + H3 Với H3 phần cột chôn mặt H3 = 1,0 m Hd = 12,7 – 4,8 + 1,0 = 8,9 m - Chiều cao đầu dàn H0 phụ thuộc chiều cao kèo gối tựa, kèo điển hình dạng hình thang lấy H0 = 2200 mm = 2,2 m Ta có: i = tan = = h= chiều cao mái Hm = H0 + h = 2,2 + 1,65 = 3,85 m - Chiều cao toàn cột: H= Ht + Hd = 4,8 + 8,9 = 13,7 m 2.2 Theo phương ngang: - Bề rộng tiết diện cột trên: Thường chọn ht = 500, 750, có lối qua bụng cột: 1000 Chọn ht = 500 (mm) = 0,5 m + Sức trục: Q = 500 kN Trục định vị cách mép cột: a = 0,25 m + Khoảng hở an toàn cầu trục cột, D = 60 ÷ 75 mm Chọn D = 60 mm - Khoảng cách giúp cầu trục hoạt động không chạm vào cột: (thỏa) - Bề rộng tiết diện cột dưới: (H chiều cao toàn cột) Với H chiều cao toàn cột: H =13,7 m - Thường thiết kế trục nhánh cột trùng với trục dầm cầu cầu trục nên chiều cao tiết diện cột dưới: SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1050 H 2= 3600 2200 3250 7700 H = 8500 12100 4400 400 1000 750 250 A 2.3 Hệ giằng nhà Trong nhà công nhiệp thép hệ giằng phận quan trọng giúp giữ ổn định, tham gia chịu tải trọng theo phương dọc nhà giúp cố định tạm phận thi công 2.4 Hệ giằng mái Hệ giằng mái bao gồm giằng bố trí phạm vi từ cánh dướu dàn trở lên, đặt mặt phẳng cánh trên, cánh giằng đứng giàn 2.4.1 Hệ giằng mặt phẳng cánh Hệ giằng mặt phẳng cánh có tác dụng bảo đảm ổn định cho cánh chịu nén giàn, giằng theo phương ngang nhà vị trí hai dàn mái đầu hồi, đầu khối nhiệt độ nhà (cách khoảng 50 ÷ 60 m) SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 6000 Hệ giằng mặt phẳng cánh đặt vị trí có giằ hai đầu khối nhiệt độ khoảng giữa, cách 50 ÷ 60 m 6000 2.4.3 Hệ giằng đứng Hệ giằng đứng đặt mặt phẳng đứng, giữ vị trí cố định cho dàn kèo SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 2200 3250 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 600 600 13 600 600 600 600 600 72000 600 600 600 10 600 11 6000 12 Hình 1.4 Sơ đồ hệ giằng đứng 2.4.4 Hệ giằng cột - Cột tiết diện khơng đổi: bố trí trùng mặt phẳng trục cột - Cột có tiết diện thay đơỉ: Hệ giằng bố trí trùng với trục cột trên, giằng cột trùng với trục nhánh cầu chạy m 12100 2200 m 6000 60 Hình 1.5 Sơ đồ hệ giằng cột SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI PHẦN II TÍNH TỐN KHUNG NGANG TẢI TÁC DỤNG TRONG LÊN KHUNG 1.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải): - Độ dốc mái i = 1/10= cos = 0,995 - Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm: trọng lượng mái, trọng lượng thân xà gồ, trọng lượng thân khung ngang dầm cầu trục 1.1.1 Trọng lượng mái panel: Dựa vào trọng lượng lớp cấu tạo mái phân bố mặt nghiêng góc (độ dốc mái), tính qui phân bố diện tích mặt mái Ta có bảng tải trọng sau: Bảng 1.1 Tải trọng mái panel Tải trọng lớp mái - Tấm mái 1,5 x m - Lớp cách nhiệt dày 12 cm bê tông xỉ dày 15 cm - Bê tông chống thấm dày cm - Lớp xi măng lót dày 1,5 cm - Hai lớp gạch nem dày cm Tổng 1.1.2 Trọng lượng kết cấu mái hệ giằng: - Xác định theo công thức: + d (daN/m2), Trong đó: =1,1 + L: nhịp dàn, m + d: Hệ số TLBT dàn Lấy 0,6 ÷ 0.9 (Chọn d = 0,8) daN/m2 = 0,348 kN/m2 SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 + tmin =min (tbm ; ttg)= (1,2 ; 1,2 ) = 1,2 cm + chọn hf1 = hf2 = 0,8 cm + Các đường hàn liên kết cánh vào mã chịu trị số nội lực: + Tại nút có lực tập trung : P = G2 + P2 = 102,6 + 17,55= 120,15 kN + Độ dốc cánh = 1/10, xem = + Nội lực đường hàn sống: + Nội lực đường hàn mép: - Chiều dài cần thiết đường hàn: + Đường hàn sống: chọn 15 cm + Chiều dài đường hàn mép: chọn cm (Thỏa điều kiện) - Đường hàn liên kết xiên D1 vào mắt: + Chiều dài đường hàn sống: chọn 20 cm SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 65 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI + Chiều dài đường hàn mép: chọn cm (Thỏa điều kiện) - Đường hàn liên kết xiên D3 vào mắt: + Chiều dài đường hàn sống: chọn 11 cm + Chiều dài đường hàn mép: chọn cm 80 80 (Thỏa điều kiện) SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 66 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DỖN NỘI Hình 4.11 Mắt C khơng nối cánh thượng 4.4 Nút có nối cánh (Nút F) Sơ đồ cấu tạo: B1 Lực dùng để tính tốn: - ( N nội lực cánh) - Diện tích chịu Nt, gồm + Chọn tiết diện ghép: Chọn Chọn bbg = 12 cm tbg = 0,8 cm - Ứng suất: (Thỏa) - Các đường hàn liên kết ghép với cánh tính chịu lực thực tế truyền qua ghép: - Tổng chiều dài đường hàn xác định theo công thức: + tmin =min (tbm ; ttg)= (1,2 ; 0,8 ) = 0,8 cm + SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG chọn hf1 = hf2 = 0,8 cm MSSV:19D15802010163 Trang 67 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI Chọn (Thỏa điều kiện) - Các đường hàn liên kết nhỏ (B1) vào mắt: 1,2 N B Nc 1=1,2 N B1−2 N gh ≥ ¿ 1,2× 430,6−2 ×202,877=110,966 kN < 1,2× 430,6 kN =258,36 + Nội lực đường hàn sống: N 1= √¿¿ + Nội lực đường hàn mép: N 2= √¿¿ Trong đó: k giá trị phụ thuộc loại thép góc liên kết : Hàn thép góc cạnh k = 0,7 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh dài k = 0,6 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh ngắn k = 0,75 + Chiều dài đường hàn cần thiết cho cánh nhỏ (B1): Chọn hf1 = hf2 = 0,8 cm Chiều dài đường hàn sống: chọn cm Chiều dài đường hàn mép: chọn cm SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 68 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI Kiểm tra lại theo qui định: (Thỏa điều kiện) - Các đường hàn liên kết lớn (B2) vào mắt: 1,2 NB2 Nc 2=1,2 NB2−2 N gh ≥ ¿ 1,2× 676,26−2× 202,877=405,758 kN < 1,2× 676,26 =405,756 kN + Nội lực đường hàn sống: N 1= √¿¿ + Nội lực đường hàn mép : N 2= √¿¿ Trong đó: k giá trị phụ thuộc loại thép góc liên kết : Hàn thép góc cạnh k = 0.7 Hàn thép góc không cạnh theo phương cạnh dài k = 0.6 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh ngắn k = 0.75 + Chiều dài đường hàn cần thiết cho cánh lớn (B2): Chọn hf1 = hf2 = 0,8 cm Chiều dài đường hàn sống: chọn cm Chiều dài đường hàn mép: chọn cm SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 69 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI (Thỏa điều kiện) - Đường hàn liên kết xiên D3 vào mắt: Chọn chiều cao đường hàn: hf1 = hf2 = 0,8 cm Chiều dài đường hàn sống: chọn 11 cm Chiều dài đường hàn mép: chọn cm  Trong đó: k giá trị phụ thuộc loại thép góc liên kết : Hàn thép góc cạnh k = 0.7 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh dài k = 0.6 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh ngắn k = 0.75 Kiểm tra lại theo qui định: (Thỏa điều kiện) - Đường hàn liên kết xiên D5 vào mắt: Chọn chiều cao đường hàn: hf1 = hf2 = 0,8 cm Chiều dài đường hàn sống: chọn cm Chiều dài đường hàn mép: chọn cm SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 70 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI Trong đó: k giá trị phụ thuộc loại thép góc liên kết Hàn thép góc cạnh k = 0.7 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh dài k = 0.6 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh ngắn k = 0.75 Kiểm tra lại theo qui định: (Thỏa điều kiện) - Đường hàn liên kết đứng C2-1 vào mắt: Chọn chiều cao đường hàn: hf1 = hf2 = 0,8 cm Chiều dài đường hàn sống: chọn cm Chiều dài đường hàn mép: chọn cm Trong đó: k giá trị phụ thuộc loại thép góc liên kết : Hàn thép góc cạnh k = 0.7 Hàn thép góc không cạnh theo phương cạnh dài k = 0.6 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh ngắn k = 0.75 Kiểm tra lại theo qui định: (Thỏa điều kiện) SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 71 GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI 1270 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 120 70 80 801280 80 Hình 4.12 Mắt F có nối cánh 4.5 Nút đỉnh dàn (nút E) Nút đỉnh nút khuếch đại ngồi cơng trường Sơ đồ cấu tạo: - Lực dùng để tính toán: cánh) SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG Trang 72 -643,97 ( N nội lực MSSV:19D15802010163 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DỖN NỘI Diện tích chịu Nt, gồm - - Chọn Chọn ghép có tiết diện (500 x 1,2) Ứng suất: - (Thỏa) Các đường hàn liên kết ghép với cánh tính chịu lực thực tế - truyền qua ghép: Tổng chiều dài đường hàn liên kết thép góc cánh với ghép: - + tmin =min (tbg ; tg)= (1,2 ; 1,2 ) = 1,2 cm + 15 chọn hf1 = hf2 = 0,8 cm + 15 Chọn 50 cm - Các đường hàn liên kết cánh vào mã, tính chịu lực cịn lại khơng nhỏ ½ Nt Chọn - Tổng chiều dài đường hàn liên kết thép góc cánh với mắt: Chọn trước chiều cao đường hàn hf1 = hf2 = 0,8 cm Chọn 50 cm, bố trí cho đường hàn SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 73 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI Bốn đường hàn nằm ngang liên kết sườn với ghép tính chịu lực: - Nđ Chọn chiều cao đường hàn hf = 0,8 cm Chọn 24 cm bố trí cho đường hàn - Chọn nối có tiết diện 20x1,2, bu lơng theo cấu tạo đường kính d = 20 mm - Kiểm tra làm việc chịu kéo tiết diện nối : Nđ ≤ 2.( Abn - Alỗ).f c 95,634 kN ≤ = 409,393 kN (Thỏa) + Abn: diện tích phần nguyên nối + Alỗ: diện tích phần bị khoét lỗ - Đường hàn liên kết xiên D5 vào mắt: Chiều dài đường hàn sống: chọn cm Chiều dài đường hàn mép: chọn cm Trong đó: k giá trị phụ thuộc loại thép góc liên kết : Hàn thép góc cạnh k = 0.7 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh dài k = 0.6 Hàn thép góc khơng cạnh theo phương cạnh ngắn k = 0.75 Kiểm tra lại theo qui định: SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 74 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI (Thỏa điều kiện) - Thanh đứng C3 (NC3 = 0) nên chọn theo cấu tạo: SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 75 GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI 500 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 600 x20 70 1600 70 70 8x200 8350x 70 500 350x8 Hình 4.13 Nút đỉnh dàn (Nút E) SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D15802010163 Trang 76 ... MSSV:19D158 020 10163 Trang 24 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS NGUYỄN DOÃN NỘI - Xác định tiết diện cột: Chọn chiều dày bụng: Diện tích cánh: Chọn tiết diện nhánh mái: Chọn nhánh cầu trục thép chữ I... rộng tiết diện cầu trục + B1: phần đưa cầu trục phía ray + Lct: nhịp cầu trục + Hct: chiều cao dầm cầu trục - Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: + Hc: kích thước gabarit cầu trục, ... cầu cầu trục nên chiều cao tiết diện cột dưới: SVTH: CAO PHƯỚC TRUNG MSSV:19D158 020 10163 Trang ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1050 H 2= 3600 22 00 325 0 7700 H = 8500 121 00 4400 400 1000 750 25 0 A 2. 3 Hệ giằng