VI) Thieát keá daøn maùi SVTH – MSSV – LÔÙP ÑOÀ AÙN KEÁT CAÁU THEÙP 2 1 Soá lieäu a) Soá lieäu chung Ñòa ñieåm xaây döïng ngoaïi oâ TPHCM Quy moâ nhaø xöôûng moät taàng moät nhòp coù caàu truïc(2 caàu[.]
SVTH: – MSSV: – LỚP : ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Số liệu: a) Số liệu chung: _ Địa điểm xây dựng: ngoại ô TPHCM _ Quy mô: nhà xưởng tầng nhịp có cầu trục(2 cầu trục)cùng hoạt động,chế độ làm việc trung bình _ Kích thước: chiều dài nhà 180m, bước cột 6m _ Vật liệu: thép R >= 21Kg/cm2 ; E = 2,1x104KN/cm2; µ = 0,3; γ = 7850Kg/m2 _ Que hàn E42 Dùng phương pháp hàn tay, phương pháp kiểm tra đường hàn siêu âm Bêtông móng đá x 2cm mac 250 b) Số liệu riêng: _ Nhịp nhà L = 30m _ Cao trình đỉnh ray Hr = 16m _ Sức cẩu cầu trục Q = 300KN(30T) Nội dung thiết kế: a) Xác định kích thước khung ngang b) Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang c) Xác định nội lực khung ngang d) Tổ hợp nội lực e) Tính toán, thiết kế cột: _ Tính cột _ Tính cột _ Tính vai cột, chân cột f) Tính toán thiết kế dàn mái: _ Xác định nội lực dàn _ Tổ hợp nội lực dàn _ Chọn tiết diện kiểm tra ổn định dàn _ Cấu tạo tính toán mắt dàn CHƯƠNG MSSV: Trang SVTH: – MSSV: – LỚP : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1.1 Các số liệu tra bảng: Cầu trục hai móc cẩu, chạy điện có sức nâng móc 30T, chế độ làm việc trung bình, với trường hợp nhà xưởng nhịp 30m, ta tra bảng số liệu sau: _ Loại ray thích hợp KP 70 _ Chieàu cao H K = 2750( mm ) _ Bề rộng cầu tục BK = 6300( mm ) _ Nhịp cầu trục LK = 28,5( m) _ Khoảng cách hai trục bánh xe cầu trục K = 5100(mm) _ Kích thước B1 kể từ tim ray mép cầu trục B1 = 300( mm ) 1.2 Xác định kích thước theo phương đứng: _ Cao trình đỉnh ray H r = 16000(mm) _ Chiều cao ray đệm, giả định lấy hr = 200( mm ) _ Chiều cao dầm cầu chaïy hdcc = 1 B = 6000 = 600( mm ) 10 10 _ Đoạn cột chôn đất hm = _ Chiều cao gabarit cầu trục H K = 2750( mm ) _ Khe hở an toàn cầu trục mép kết cấu mái, lấy 100(mm) _ Độ võng dàn mái lấy baèng f = 1 L= 30000 = 300( mm ) 100 100 Từ số liệu ta tính chiều cao thực cột dưới: H d = H r − hr − hdcc + hm = 16000 − 200 − 600 + = 15200(mm) Chieàu cao phần cột trên: H t = hdcc + hr + H k + 100 + f = 600 + 200 + 2750 + 100 + 300 = 3950(mm) Các kích thước lấy bội số 200(mm), vaäy : H t = 4000(mm) H d = 15200(mm) 1.3 Xác định kích thước theo phương ngang nhà: _ Nhịp nhà : L=30(m) _ Nhịp cầu trục: Lk = 28,5( m) _ Kích thước phần đầu cầu trục: B1 = 300( mm) _ Khe hở an toàn đầu mút cầu trục mép cột , chọn : D=60(mm) Chúng ta xác định kích thước theo phương ngang nhà sau: _ Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị : λ= MSSV: L − Lk 30000 − 28500 = = 750(mm) 2 Trang SVTH: – MSSV: – LỚP : _ Bề rộng cột chọn sơ bộ: 1 ht = ( ÷ ) H t = 364 ÷ 400(mm) 10 11 Chọn ht bội số 250, chọn ht = 500(mm) _ Khoảng cách từ trục định vị đến mép cột: a ≥ ht + B1 + D − λ = 500 + 300 + 60 − 750 = 110(mm) Chọn : a=250(mm),tức trục định vị trùng với tim cột _ Bề rộng cột xác định theo công thức: hd = λ + a = 750 + 250 = 1000(mm) Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung ngang , ta có 1 ÷ ) H d = 1382 ÷ 1520(mm) 10 11 hd ≥ ( H d + H t ) = 960(mm) 20 hd ≥ ( Vậy chọn ht = 500(mm); hd = 1500(mm) CHƯƠNG XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 2.1 Tónh tải: Trọng lượng lớp mái sau : n 150( daN / m ) _ Tấm panen bêtông cốt thép cỡ lớn: 1,1 _ Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt dày 4cm: 40 1,2 _ Lớp chống thấm giấy dầu giả định: 10 1,2 _ Các lớp vữa tô trát ,tổng chiều cao dày 4(cm): 80 1,2 _ Hai lớp gạch nem , dày lớp 3(cm): 120 1,1 tc Tổng tải trọng tiêu chuẩn q = 400(daN / m ) tt Tổng tải trọng tính toán : q = 150 x1,1 + 40 x1,.2 + 10 x1,.2 + 80 x1,2 + 120 x1,1 = 453( daN / m ) Trọng lượng kết cấu mái hệ giằng: g1tc = 30( daN / m ) ⇒ g1tt = 1,2 x 30 = 36( daN / m ) Trọng lượng kết cấu cửa mái: g 2tc = 15(daN / m ) ⇒ g1tt = 1,2 x15 = 18(daN / m ) Tónh tải dồn khung ngang, tải trọng lớp lợp kết cấu mái hệ giằng coi tải phân bố suốt nhịp nhà xưởng, tải trọng cửa mái coi phân bố suốt bề rộng cửa mái 2.2 Tải trọng sửa chửa mái: Theo TCVN-1995, tải trọng sửa chữa mái lợp panen bêtông cốt thép lấy 75( daN / m ) mặt nhà, hệ số vượt tải n = 1,3 giả thiết mặt tăng mái nghiêng góc 120.Giá trị tải sửa chửa mái đưa vào tính toán là: MSSV: Trang SVTH: – MSSV: q httt = – LỚP : 75 x1,3 = 99,68(daN / m ) cos12° Tải sửa chữa mái dồn khung thành tải phân bố đều: q httt B = 99,68 x = 598,07(daN / m) 2.3 p lực cầu trục lên vai cột: Dmax = n.nc Pmax ∑ yi Dmin = n.nc Pmin ∑ y i Trong đó: n = 1,1; nc = 0,9 Từ bảng catalogue cầu trục, ta tra giá trị Pmax = 345( KN ); G = 620( KN ); n0 = Giá trị Pmin xác định theo công thức: 1200 4800 1,00 0,8 5100 0,15 900 6000 Pmin = Do đó: 6000 Q+G 300 + 620 − Pmax = − 345 = 115( KN ) n0 Dmax = 1,1x0,9 x345(0,15 + + 0,8) = 666( KN ) Dmin = 1,1x0,9 x115 x (0,15 + + 0,8) = 222( KN ) Lực xô ngang cầu trục: Tra bảng ta có: G xc = 120( KN ) Giả định móc cẩu mềm: f ms = 0,1 Khi tổng hợp lực hãm ngang tác động lên cầu trục: T0 = Q + G xc 300 + 120 , f ms n xc = x0,1x = 21( KN ) n xc Lực hãm tiêu chuẩn lên bánh xe cầu trục: T1 = T0 21 = = 10,5( KN ) n0 Vậy lực xô ngang cầu trục là: T = n.n1 T1 ∑ y i = 1,1x 0,9 x10,5 x(0,15 + + 0,8) = 20,27( KN ) MSSV: Trang SVTH: – MSSV: – LỚP : Lưcï xô ngang cách vai cột 0,6(m) 4.4 Tải trọng gió: Công trình giả định xây dựng vùng ngoại ô TPHCM, vùng gió II Do đó: qtc = 83( daN / m ) c=-1,3 c=+0,5 c=-0,5 c=+0,8 c=-0,5 c=-0,5 Tải trọng gió phân bố lên cột: q d = n.q tc K C.B = 1,3 x83 x1,11x0,8 x6 = 574,89(daN / m) = 5,75( KN / m) q h = 1,3 x83 x1,11x0,5 x6 = 359,31(daN / m) = 3,59( KN / m) Tải trọng tác dụng phạm vi mái: 1,11 + 1,19 = 1,15 W = q tc n.K B.∑ ci hi = 83 x1,3 x1,15 x 6(0,8 x 2,2 − 0,5 x0,9 + 0,8 x 2,2 − 1,3x 0,6 + 0,5 x0,6 K= + 0,5 x 2,2 + 0,5 x0,9 + 0,5 x 2,2) = 4571(daN ) = 45,71( KN ) CHƯƠNG XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG 3.1 Tónh tải: Tónh tải tác dụng lên mái xem phân bố có giá trị tính toán : (453+36+18)*6 =3042 ( daN / m) =30,42 (KN/m) Tách hệ kết cấu thành hệ sau : MSSV: Trang SVTH: – MSSV: – LỚP : KNm 4m KNm 15,2m KNm 30m Độ lệch tâm : e = hd ht 1500 500 − = − = 500(m) 2 2 Lực dọc cột khung : q ∗ L 30,42 ∗ 30 = = 456,3 (KN ) 2 Moment lệch tâm đặt vai cột: M lt = 456,3 * 0,5 = 228,15( KNm) N= Giả định tỷ lệ độ cứng : jcd j = 8; d = 30 jct jct 3.1.1 Bài toán 1: _ Hệ :Từ giả thiết đơn giản hoá ,ẩn phân xứng ∆ triệt tiêu Hai ẩn : ϕ1 = ϕ = ϕ f1 Jd f2 Jct Jcd MSSV: Trang SVTH: – MSSV: – LỚP : _Pt tắc : r11ϕ + R1 p = _Vẽ biểu đồ đơn vị M biểu đồ momen tải gây hệ : M p Ta coù: λ= Ht a = = = 0,208 h H t + H d + 15,2 n= j j2 = ct = = 0,125 j1 j cd Tra phụ lục số 18 , ta : | K B = −0,76987; K B = 1,45881 Monen lực cắt phản lực chuyển vị xoay đơn vị : K B EJ cd EJ = −0,76987 cd h h ' K EJ EJ QBϕ = B cd = 1,45881 2cd h h Biểu đồ đơn vị M ϕ = gây hệ : M Bϕ = f MB f RB f Jct Jcd M1 ϕ MB = K B ⋅ Ejcd Ej = −0,699 * cd h h Momen lực cắt chân cột : ϕ ϕ ϕ M A = M B + QB ⋅ h = 0,68894 ϕ Q A = −Q B EJ cd h ϕ Momen xà ngang xác định: ϕ M BC = − EJ d 7,5 EJ cd =− L h Trường hợp tải trọng tác dụng hệ : Thanh xà ngang gống đầu ngâm chịu tải trọng phân bố điều biều đồ momen có giá trị gối nhịp sau: MSSV: Trang o SVTH: – MSSV: q – LỚP : ql 30,42 ∗ 30 = = 2281,5 (KNm) 12 12 ql 30,42 * 30 = = = 1140,75 (KNm) 24 24 M B ,C = M nhip q _ Xaùc định hệ số r11 số hạng tự R1p ΣM = ⇒ r11 = M BC + M B = −[ ( − 0,76987 ) + ( − 7,5) ] ϕ ϕ EJ cd EJ = 8,26987 cd h h q ΣM = ⇒ R1 p = − M B ,C = −2281,5( KNm) _ Xác định aån soá ϕ : ϕ=− R1 p r11 =− − 2281,5h h = 275,88 8,26987.EJ cd EJ cd _ Vẽ biểu đồ momen hệ ban đầu: M p = ϕ M + M p 275,88h 0,68894 EJ cd = 190( KNm) h Giá trị chân cột: M pA = EJ cd Giá trị momen đỉnh cột: M pB = 275,88 EJ h − 0,76987 cd = −212,39( KNm) EJ cd h Giá trị momen đầu dàn: M B ,C = 275,88 EJ h − 7,5 cd + 2281,5 = 212,4( KNm) EJ cd h Giá trị momen dàn: M nhip = − ql 30,42 * 30 + M BC = − + 212,4 = −3209,85( KNm) 8 3.1.2 Bài toán 2: Theo phụ lục 16: MSSV: Trang SVTH: – MSSV: λ= – LỚP : Ht x = = = 0,208 h H t + H d + 15,2 J J ct = = 0,125 J J cd ' Từ: λ = 0,208; n = 0,125;α = 0,208 , tra baûng hệ số: K B = −0,059; K B = 1,469 n= Momen phản lực đỉnh cột xác định nhö sau: M B = K B M lt = (−0,059) * (−106,95) = 6,31( KNm) QB = K B' M lt (−106,95) = 1,469 = −8,18( KN ) h 19,2 Momen tiết diện II-II: M II = M B + QB H t = 6,31 − 8,18 * = −39,03( KNm) Momen tiết diện III-III: M III = − M lt + M II = −(−106,95) + (−39,03) = 67,92( KNm) Momen chân cột: M A = M III + QIII H d = 67,92 + (−8,18 *15,2) = −56,416( KNm) Biểu đồ momen cuối khung ngang: 3.2 Hoạt tải: MSSV: Trang SVTH: – MSSV: – LỚP : Kết có cách nhân tung độ biểu đồ momen tónh tải với tỷ số p/q, với p giá trị hoạt tải, q giá trị tónh tải 1(m) dài Do đó: p/q = 99,68/507=0,1966 3.3 p lực đứng cầu trục Dmax , Dmin lên vai cột: Momen lệch tâm đặt vai cột: M max = Dmax * e = 666 * 0,5 = 333( KNm) M = Dmin * e = 222 * 0,5 = 111( KNm) _ Hệ bản: Trong tóan ϕ = tải trọng không đặt trực tiếp lên xà nên ta sử dụng giả thiết đơn giản hoá, xem J d = ∞ ẩn chuyển vị xoay đầu cột không Hệ số lại chuyển vị ngang đầu cột ∆ ≠ Jct Jcd _ Phương trình taét: r11 ∆ + R1 p = 0 _ Vẽ biểu đồ M , M p Ta có; MSSV: Trang 10 SVTH: – MSSV: I-I -48,071 0,9 -43,26 II-II 69,84 0,9 62,86 III-III -40,29 0,9 -36,26 IV-IV 197,136 0,9 177,42 Bảng tổ hợp nội lực: + Tổ hợp 1: Tiết Mmax-Ntương ứng dieän M(KNm) N(KN) I-I 1+7 42,32 456,3 II-II III-III IV-IV 1+8 71,752 1+8 1221,12 – LỚP : 0 0 222 199,8 222 199,8 456,3 456,3 + Tổ hợp 2: Tiết Mmax-Ntương ứng Diện M(KNm) N(KN) I-I 1+6+7 57,21 456,3 II-II III-III IV-IV 1+2+5+8 79,06 1+2+4+6+8 1423,38 537,03 736,83 ±12,46 ±11,21 ±6,12 ±5,5 ±6,48 ±5,83 ±73,21 ±65,89 ±44,14 ±39,73 ±6,82 ±6,14 ±6,06 ±5,45 ±122,2 ±109,98 Mmin-Ntương ứng M(KNm) N(KN) 1+8 489,33 456,3 1+7 -168,257 456,3 1+3 -199,75 1122,3 1+7 -1038,76 456,3 248,4 223,56 -30,097 -27,087 -30,097 -27,087 -1172,28 -1055,05 -283,25 -254,93 40,542 36,49 40,542 36,49 1087,6 978,84 Nmax-Mtương ứng N(KN) M+(KNm) M-(KNm) 1+2 546 -246,6 1+2 546 -165,32 1+3 1122,3 -199,75 1+3 1122,3 118,38 Mmin-Ntương ứng M(KNm) N(KN) Nmax-Mtương ứng N(KN) M+(KNm) 1+2+4+… -580,47 1+2+6+7 -195,83 1+3+5+7 -209,58 1+3+6+7 -1045,13 1+2 537,03 1+2 537,03 1+2+3 1136,4 1+2+3 1136,4 537,03 537,03 1055,7 1055,7 -242,55 -162,6 -171,13 143,5 CHƯƠNG THIẾT KẾ CỘT MSSV: M(KNm) Trang 17 SVTH: – MSSV: – LỚP : J cd Tóm tắt số liệu có Ht =4m; Hd =15,2m; tỉ số mômen J = ct Chiều cao tiết diện cột ht =500mm; hd =1500mm Nội lực tính toán xác định từ bảng tổ hợp nội lực: Phần cột ta chọn cặp nội lực nguy hiểm: M=580,47KNm; N=537,03KN Phần cột chọn cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục: M=-209,58KNm; N=1055,7KN Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái: M=1423,38KNm; N=736,83KN 5.1 Xác định chiêu dài tính toán cột: * Trong mp khung : Xác định thông số cần thiết : i J J J H 15,2 t d t d K1 = i = H : H = H * H = * = 0,475 t d d t m= N d 1055,7 = = 1,9658 N t 537,03 c1 = Ht Hd Jd = = 0,5309 mJ t 15,2 1,9658 µ1 1,87 Tra bảng phụ lục 8, ta : µ1 = 1,87 => µ2 = c = 0,5309 = 3,52 Do : Chiều dài tính toán mặt phẳng khung : _ Cột : l1x = µ1Hd = 1,87 x 15,2 = 28,424 (m) _ Cột : l2x = µ2Ht = 3,52 x = 14,08 (m) Chiều dài tính toán mặt phẳng khung : _ Cột : l1y = Hd = 15,2 (m) _ Cột : l2y = Ht – hdcc = – 0.6 = 3.4 (m) 5.2 Thiết kế tiết diện cột trên: MSSV: Trang 18 SVTH: – MSSV: – LỚP : 580,47 Độ lệch tâm : c = = 537,03 = 1,08 (m) a) Choïn tiết diện sơ : Giả thiết : η = 1.25, diện tích yêu cầu tiết diện cột : Ft – yc = [1.25 + 2.4 ] = 537,03 108 {1.25 + 2.4 * } = 164,54 (cm2) 21 50 Ở phần chọn : h = ht = 500 (mm) Bề dày bụng chọn sơ : δb = ht = 10 ÷ 16.7 (mm) => Chọn : δb = 10 (mm) Bề rộng cánh : bc = 400 (mm) Chiều dày cánh : δc = bc = 9.72 ÷ 20 (mm) => Chọn : δc =15 (mm) b) Kiểm tra tiết diện chọn : Tính toán đặc trưng hình họa tiết diện F = * 40 * 1,5 + 1,0 * (50 – * 1,5) = 192 (cm2) Momen quán tính tiết diện : J2x = + 2x 40 x1,5 + 1,5 x 40 x 24,25 = 12 79242 (cm4) 1,5 x 40 J2y = + = 16004 (cm4) 12 Bán kính quán tính : r2x = = 79242 = 21,3 (cm) 192 r2y = = 16004 = 9,13 (cm) 192 Momen chống uốn : W2x = = = 3169.68 (cm3) Độ mảnh độ mảnh quy ước cột tròn : MSSV: Trang 19 SVTH: – MSSV: λ2x = – LỚP : 1408 = 21,3 = 66,1 λ x =λ2x = 66,1 = 2,09 λ2y = 340 = 9,13 = 37,24 λ2 y = λ2y = 37,24 = 1,178 * Kiểm tra ổn định tổng thể mặt phẳng uốn : Độ lệch tâm tương đối m : m = 108x192 = = 3169,68 =6,54 Hệ số ảnh hưởng hình dáng tiết diện η tra bảng phụ lục Với = 2,09 < 5;m=6,54 nằm khoảng đến 20; công thức tính η sau : η = 1,4-0,02 λ x =1,3582 Độ lệch tâm tính đổi : m1 = ηm = 8,88 Từ m1, tra bảng phụ lục : ϕlt = 0,138 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể mặt phẳng uốn sau : 537,03 η 2x = = 0,138 x192 = 20,27 (KN/cm2) * Kieåm tra ổn định tổng thể mặt phẳng uốn : Từ λ2y = 37,24 tra bảng hệ số uốn dọc : ϕ y = 0.91 Cặp nội lực nguy hiểm xét từ tổ hợp nội lực tải trọng, xác định momen tưong ứng đầu cột : Mtư = 57,21 (KNm) Momen lớn 1/3 đoạn cột xác định theo công thức : M = M + = - 580,47 + 57,21 + 580,47 = -367,91 (KNm) Giá trị momen đưa vào tính toán lấy giá trị lớn giá trị sau : MSSV: Trang 20 ... tính toán : q = 150 x1,1 + 40 x1,.2 + 10 x1,.2 + 80 x1,2 + 120 x1,1 = 453( daN / m ) Trọng lượng kết cấu mái hệ giằng: g1tc = 30( daN / m ) ⇒ g1tt = 1,2 x 30 = 36( daN / m ) Trọng lượng kết cấu. .. 200(mm), : H t = 4000(mm) H d = 15200(mm) 1.3 Xác định kích thước theo phương ngang nhà: _ Nhịp nhà : L=30(m) _ Nhịp cầu trục: Lk = 28,5( m) _ Kích thước phần đầu cầu trục: B1 = 300( mm) _ Khe hở... hợp nhà xưởng nhịp 30m, ta tra bảng số liệu sau: _ Loại ray thích hợp KP 70 _ Chiều cao H K = 2750( mm ) _ Bề rộng cầu tục BK = 6300( mm ) _ Nhịp cầu trục LK = 28,5( m) _ Khoảng cách hai trục bánh