đồ án kết thúc môn học kết cấu thép AISC
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: SVTH: MSSV: Lớp: TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 Đồ án môn học KCT GVHD: Lời cảm ơn: Trong suốt q trình thực 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 Đệ, giảng viên khoa Cơng Trình Giao Thơng Thầy hướng dẫn mơn Kết cấu thép cho lớp em trực tiếp bảo em thực đồ án Thầy ln nhiệt tình tận tâm công việc giảng dạy, hướng dẫn duyệt đồ án, giúp cho chúng em có chịu khó, cẩn thận trình bày để có sản phẩm hoàn thiện Những kiến thức quý báu thầy truyền đạt chắn theo em sau Trong trình thực 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 | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: MỤC LỤC Lời cảm ơn: CHƯƠNG KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1.1 Số liệu thiết kế .7 1.1.1 Dữ liệu thiết kế .7 1.1.2 Vật liệu 1.1.3 Tiêu chuẩn áp dụng 1.2 Kích thước khung ngang 1.2.1 Bố trí lưới cột .8 1.2.2 Kích thước theo phương đứng .9 1.2.3 Kích thước theo phương ngang 10 1.3 Hệ giằng .15 1.3.1 Vai trò hệ giằng 15 1.3.2 Hệ giằng cột .15 1.3.3 Hệ giằng mái 16 1.4 Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang 16 1.4.1 Tĩnh tải 16 1.4.2 Hoạt tải .18 1.4.3 Tải trọng gió .24 CHƯƠNG THIẾT KẾ XÀ GỒ 28 2.1 Thiết kế xà gồ mái .28 2.2 Thiết kế xà gồ cột 30 2.2.1 Xác định loại tải tác dụng lên xà gồ .30 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG, NỘI LỰC KHUNG .33 3.1 Mơ hình khung 33 3.1.1 Sơ đồ tính 33 3.1.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung 35 3.2 Kiểm tra chuyển vị 40 3.2.1 Kiểm tra chuyển vị ngang 40 3.2.2 Kiểm tra chuyển vị đứng 40 3.3 Nội lực khung tổ hợp nội lực khung .42 3.3.1 Nội lực khung .42 P a g e | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: 3.3.2 Tổ hợp giá trị nội lực 46 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DẦM CẦU TRỤC 48 4.1 Thông số chung 48 4.2 Kiểm tra khả chịu nén dầm cầu trục: 49 4.3 Kiểm tra khả chịu uốn dầm cầu trục: 52 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CỘT .56 5.1 Xác định chiều dài tính tốn .56 5.2 Kiểm tra tiết diện cột 56 5.3 Kiểm tra tiết diện chân cột .56 5.3.1.Thông số chung 56 5.3.2 Nội lực: 57 5.3.3 Kiểm tra tiết diện 57 5.3.4 Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm 58 5.3.5 Tính độ bền uốn danh nghĩa đối với trục x-x .59 5.3.6 Tính độ bền uốn danh nghĩa đối với trục y-y .60 5.3.7 Các độ bền uốn khả dụng 61 5.3.8 Kiểm tra trạng thái giới hạn 61 5.4 Kiểm tra tiết diện khác 62 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ XÀ MÁI .64 6.1 Xác định chiều dài tính tốn 64 6.2 Kiểm tra tiết diện xà mái 64 6.3.Kiểm tra tiết diện đầu xà .64 6.3.1 Thông số chung 64 6.3.2 Nội lực 65 6.3.3 Xác định loại tiết diện 65 6.3.4 Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm 67 6.3.5 Tính độ bền uốn danh nghĩa đối với trục x-x .68 6.3.6 Các độ bền uốn khả dụng 79 6.3.7 Kiểm tra trạng thái giới hạn 79 6.4 Kiểm tra tiết diện khác 70 6.4.1 Thông số chung 70 6.4.2 Kiểm tra, phân loại tiết diện 70 6.4.3 Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm 70 P a g e | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: 6.4.4 Tính độ bền uốn danh nghĩa .71 6.4.5 Kiểm tra trạng thái giới hạn 71 CHƯƠNG 7:THIẾT KẾ DẦM DẪN CẦU TRỤC 72 7.1 Thông số chung 72 7.2 Kiểm tra khả chịu nén .72 7.3 Kiểm tra khả chịu uốn 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 P a g e | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: P a g e | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: P a g e | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: CHƯƠNG KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1.1 Số liệu thiết kế 1.1.1 Dữ liệu thiết kế Thiết kế nhà cơng nghiệp tầng nhịp thép có cầu trục, mặt hình chữ nhật Hình 1.1 Kích thước khung Trong đó: - Chiều dài nhịp nhà L : 21 m - Sức trục Q : 12,5 T - Cao độ đỉnh ray : 8,8 m - Khu vực tính gió : V.C - Chiều dài nhà : 50 m - Bước cột :5m - Độ dốc mái : 20 % - Cầu trục làm việc chế độ trung bình P a g e | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: - 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 = 12,5 T chiều dài nhịp nhà L = 21m Chọn nhịp cầu trục Theo liệu catalouge cầu trục ta có: 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) 3830 2900 8,68 0,803 (mm) 16,5 1090 180 Áp lực Áp lực Pmax Pmin (kN) (kN) 84,3 21,6 - 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 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 360:16 P a g e | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: 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 10 bước giàn - Theo phương ngang nhà bố trí cột có nhịp: 21 m - Cơng trình có chiều dài 50 m nên khơng bố trí khe nhiệt 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: Với: bk = 0,1 (m) khoảng cách khe hở an toàn cầu trục xà ngang HK=1,090 (m) chiều cao cầu trục (khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao cầu trục) Suy H2 = 0,1 + 1,090 = 1,19 (m) Chọn H2 = 1,2 (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 + 1,2 + = 10(m) P a g e | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: Fe ứng suất tới hạn Euler, xác định theo công thức: Bề rộng hữu hiệu he bụng: Hệ số giảm bụng Qa là: Diện tích hữu hiệu: Hệ số giảm xà mái: Ứng suất tới hạn Fcr Khả chịu nén danh nghĩa Pn xác định theo công thức: Với Ag diện tích tiết diện nguyên Khả chịu nén thiết kế cPn xác định theo công thức: Với c=0,9 Dầm đủ khả chịu nén 6.3.5 Tính độ bền uốn danh nghĩa trục x-x Bụng đặc chắc: Xác định moment danh nghĩa Mn dầm theo điều kiện ổn định cục bộ: P a g e 64 | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: Dầm có bụng đặc chắc; cánh khơng nên ta xác định Mn theo công thức: Xác định moment danh nghĩa Mn dầm theo điều kiện ổn định tổng thể: Lb=1500mm : không cần xét Mn giá thị nhỏ giá trị M n định theo điều kiện ổn định cục cánh nén điều kiện ổn định tổng thể: Nmm 6.3.6 Các độ bền uốn khả dụng Theo LRFD: 6.3.7 Kiểm tra trạng thái giới hạn Vì nên ta dùng công thức: Dầm xà mái đủ chịu lực P a g e 65 | 75 SVTH: Đồ án môn học KCT GVHD: 6.4 Kiểm tra tiết diện khác 6.4.1 Thông số chung Table Tiết diện Ix (mm4) rx (mm) Iy (mm4) ry (mm) A (mm2) kc I(500x350x12x14 0.63779280 ) 683834248 210 100041666.7 80 15464 I(700x350x12x14 145642464 0.53452248 ) 286 100041666.7 75 17864 Tiết diện Zx Zy J Sx Sy Ho I(500x350x12x14 2735336.9 400166.6 ) 3049752 891484 912138.6667 486.00 I(700x350x12x14 4161213.2 285833.3 ) 4716152 905884 1027338.667 686.00 6.4.2 Kiểm tra, phân loại tiết diện Table Tiết diện Khi chịu nén Cánh Khi chịu uốn Bụng Cánh Bụng I(500x350x12x14) cánh không mảnh bụng không mảnh cánh không đặc bụng đặc I(700x350x12x14) cánh không mảnh cánh không đặc bụng đặc bụng mảnh 6.4.3 Tính độ bền danh nghĩa độ bền khả dụng nén tâm Table Khả chịu nén Tiết diện Qs Qa Fcr Kết luận Pn Ø Pn I(500x350x12x14) 195 3012656.493 2711390.84 Thỏa điều kiện chịu nén I(700x350x12x14) 206 3679301.968 3311371.77 Thỏa điều kiện chịu nén P a g e 66 | 75 SVTH: Đồ án mơn học KCT GVHD: 6.4.4 Tính độ bền uốn danh nghĩa Đối với trục x-x Table Trục x-x Ổn định cục Ổn định tổng thể Mp Mnx1 Lb Lp Lr I(500x350x12x14 4373.6 13055 670945440 659291415.4 1500 ) I(700x350x12x14 11580 1037553440 1015884675 1500 4069.2 ) Tiết diện Mnx Mnx2 Không 659291415.4 cần xét Không 1015884675 cần xét 6.4.5 Kiểm tra trạng thái giới hạn Tiết diện Mcx Mcy Pr Pc Điều kiện