Đồ án kết cấu thép 2

đồ án kết cấu thép 2, thép 2, hướng dẫn đồ án kết cấu thép 2, bài mẫu kết cấu thép 2.

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

NỘI DUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP

MỘT TẦNG MỘT NHỊP

1 Số liệu:

a) Số liệu chung:

_ Địa điểm xây dựng: ngoại ô TPHCM

_ Quy mô: nhà xưởng một tầng một nhịp ,chế độ làm việc trung bình _ Vật liệu: thép CT38

_ Que hàn E42 Dùng phương pháp hàn tay Bung lông độ bền 5.6 b) Số liệu riêng:

c) Tính toán thiết kế cột trên, cột dưới

d) Thiết kế các chi tiết liên kết dầm, cột

CHƯƠNG 1 NỘI DUNG TÍNH TOÁN

A-XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG

_ Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục K = 4400(mm)

_ Kích thước B1 kể từ tim ray cho đến mép ngoài của cầu trục B1260(mm)

2 Xác định kích thước theo phương đứng:

_ Cao trình đỉnh ray H r 10( )m

_ Chiều cao ray và đệm, giả định lấy h r 120(mm) loại ray KP70

_ Chiều cao dầm cầu chạy 1 1 7000 700( )

dcc

 chọn sơ bộ dầm cầu chạy h dcc 600(mm)

_ Đoạn cột chôn dưới đất h m 0

_ Chiều cao hoạt động của cầu trục của cầu trục H K 2300(mm)(tra cataloge cần trục –kết cấu thép Nguyễn Tiến Thu)

_ Khe hở an toàn giữa cầu trục và mép dưới kết cấu mái, lấy bằng 100(mm)

_ Độ võng của dàn mái lấy bằng 1 1 27000 67.5( )

Từ các số liệu này ta tính được chiều cao thực của cột dưới:

m dcc r r

3 Xác định kích thước theo phương ngang nhà:

Chọn : a=250(mm),tức trục định vị trùng với tim cột trên

_ Bề rộng cột dưới xác định theo công thức:

)(1000250

a

h d    Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng của khung ngang , ta có

10 111

Trọng lượng trên 1m dài 14.2 daN/m

-Trọng lượng tấm tole: q1n* tole* tole*b

+Với  tole=0.5(mm) (chọn sơ bộ): bề dày tole

-Trọng lượng bản thân xà gồ: q2 n*14.2 1.1 14.2 x 15.62daN m/ )

-Hoạt tải sửa chữa mái: q3 n p* c*b1.3 30 1x x 39(daN m/ )

Với n : hệ số vượt tải n=1.3

p c:hoạt tải tiêu chuẩn p c=30(daN/ 2

m )(tra TCVN 2737-1995) -Tải trọng gió (Tra TCVN 2737-1995)

Tại Tp HCM: địa hình thuộc khu vực IIA có áp lực gió tiêu chuẩn 2

o

q  daN m ; bề rộng đón gió :b=1m

 Để an toàn ta lấy c e1c e2 -0.452(khi đó lực bốc mái sẽ lớn)

-k:hệ số phụ thuộc chiều cao: với dinh

-Xét hai trường hợp tải trọng gây nguy hiểm cho xà gồ

+TH1: Tĩnh tải+Hoạt tải mái

1 2 3

a

q q q q 4.32+15.62+39=58.94(daN m/ )+TH1: Tĩnh tải+Hoạt tải mái

.cos

y

q q  58.94.cos 5.71=58.65(daN m/ )-Mômen uốn dọc trục x:

3.Kiểm tra tiết diện xà gồ theo điều kiện bền:

y x

c

M M

-Chọn khoảng cách giữa các cây xà gồ b=1m

Tải trọng của tôn truyền lên xà gồ là: xg 4.32 1 4.32

*Tải trọng của ray và dầm cầu chạy:

2.Hoạt tải mái

-Theo TCVN 2737-1995 Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái sửa chữa 2

c

p  daN m , hệ

số vượt tải n=1.3 Suy ra p=1.3x30x1m=39(daN/m)

hoạt tải tác dụng lên khung ngang là:p tt 39xB39 7x 273(daN m/ )=2.73(kN/m)

3.Hoạt tải cầu trục

3 2

.1 0.73 7000

+Theo TCVN 2737-1995:n=1.1:hệ số vượt tải của cầu trục

n c=0.85:hệ số tổ hợp với 2 cầu trục chế độ làm việc trung bình

T F số bánh xe con được hãm phanh

Giả định 2 bánh xe con được hãm phanh

Vớin c:hệ số tổ hợp đối với 2 cần trục có chế độ làm việc trung bình n c=0.85 n=1.1:hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục

K:hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình

Mức cao trình đỉnh mái : dinh

mai

H =14.88(m)tra bảng nội suy ta có k=1.24

Hệ số khí động c (tra bảng nội suy với nhà mái dốc 2 phía theo TCVN)

77

2.85 227

Tĩnh tải(KN/m)

Hoạt tải mái(KN/m)

Dmax(trái) (KN), (KN.m)

Dmax(phải) (KN), (KN.m)

Tmax(trái) (KN)

Gio(trái) (KN/m)

Gio(phải) (KN/m)

5)Xác định nội lực khung ngang

1.Chọn sơ bộ tiết diện

a.Tiết diện cột trên

 Nội Lực

*Tĩnh tải

(M)

(N)

(Q)

*Hoạt tải mái

(M)

(N)

(Q)

*Dmax(trái)

(M)

(N)

(Q)

*Dmax(phải)

(M)

(N)

(M)

(N)

(Q)

*Tmax(phải)

(N)

(Q)

(M)

(Q)

*Gio(phải)

(M)

(N)

6.Tổ hợp tải trọng

*THCB 1: Tĩnh tải+1 hoạt tải

TH1:Tĩnh tải+hoạt tải mái

D ) TH10:Tĩnh tải+0.9x(HT+ ái

max

tr

T ) TH11:Tĩnh tải+0.9x(HT+ maxphai

T ) TH12:Tĩnh tải+0.9x(HT+ ái

ó

tr gi

G ) TH13:Tĩnh tải+0.9x(HT+ phaió

gi

G ) TH14:Tĩnh tải+0.9x(HT+ ái

D + maxphai

T ) TH16: Tĩnh tải+0.9x(HT+ ái

G ) TH17: Tĩnh tải+0.9x(HT+ ái

D + maxphai

T + ái

ó

tr gi

G ) TH19:Tĩnh tải+0.9x(HT+ maxphai

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

1.Chọn tiết diện

Chiều cao dầm sơ bộ chọn: h  d 6 * W3 yc

Trong đó momen kháng uốn yêu cầu max

yc

M W

6

6 2

219.15 10

0.953 10 ( )230

ax *

W

m c

x x

54.84 10 1364.85 10

8.93 0.95 133.4 126.73( / )69864.3 12 10

Mà  lấy theo bảng E.1 và E.2 (TCXDVN 338-2005) phụ thuộc vào đặc điểm tải trọng và thông số như sau:

2

3 3

+Đối với bụng dầm:

-Độ mảnh quy ước bản bụng dầm: b

b b

h f E

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CỘT I-Thiết kế cột trên

Chọn cặp nội lực có Mmax và Ntư

Mmax= 219.15kNm N tu 65.77(kN)

1.Chọn sơ bộ tiết diện cột

-Chiều cao tiết diện h t=500(mm)

-Độ lệch tâm max 219.15

3.3365.77

tu

M e N

  trong đó : N d= 469.66kN:nội lực max cột dưới

N t= 68.17kN:nội lực max cột trên

Chiều dài tính toán cột trên:l t M H1 t

Chiều dài tính toán cột dưới:l d M H2 d

Theo 5.5.2.4 TCVN338-2005:Đối với cột 1 bậc khi có

2

1

3.2

0.344 0.69.3

   =6.89>3 Thì tra bảng 20 ta tìm được:

3.Kiểm tra tiết diện cột trên

+Các đặc trưng hình học của tiết diện cột

-Diện tích tiết diện cột: F 2 *b c* c h b* b 2 200 12x x 476 8x 8608mm2

- Mômen quán tính của tiết diện là:

X X

F

Momen kháng uốn của tiết diện cột: 2 2 35774 3

50

x x

l r

-Độ lệch tâm quy đổi:m e *m

Với :hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện tra bảng D.9-phụ lục D TCVN338-2005 với loại tiết diện số 5

*Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn

-Điều kiện đảm bảo ổn định tổng thể:

x c

x

N f F

1

1.04

0.070624.2

*Kiểm tra Ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng uốn:

-Momen uốn đoạn 1/3 chiều dài cột

Với M 1 219.15kNm ;M 2 78.83 kNm :momen chịu uốn hai đầu cột

-Momen quy ước:

với từ hai điểm cố kết trở lên trở lên, để xác định  d cần tính giá trị của hệ số1:

2 1

y d

3 3



5

2 2.1 10(1.3 0.15 1.04 ) 48.184

*Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh:

-Điều kiện đảm bảo ổn định bản cánh:

Với  0.8:hệ số uốn dọc

230 /

f  N mm :cường độ tính toán thép cột <tra bảng 6:TCVN 338-2005>

-Chọn kích thước cho tiết diện nhánh 1 và nhánh 2

y

y

l r

Với : hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh max tra bảng D.8 phụ lục 8: hệ số uốn dọc của cấu kiện chịu nén đúng tâm TCVN 338-200

2 1

-Chọn trước thanh giằng xiên làm từ một thép góc L63x5 có F tx  6.13cm r; min  1.25cmbố trí theo hệ tam giác với góc  45o

-Chiều dài và độ mảnh của thanh giằng xiên:

tx

c tx

N

f F

 mà Q r n Q r. qu:lực cắt quy ước lên mặt rỗng của cột

Q qu:lực cắt quy ước(phát sinh khi cột bị uốn dọc)

min

23.96 10

71.718 0.75 230 172.5 / 0.545 6.13 10

tx

c tx

 :hệ số điều kiện làm việc( tính đến sự lệch tâm giữa trục thanh xiên và mặt liên kết ) của thanh xiên làm bằng một thép góc đều cạnh

-Tính đường hàn liên kết thanh giằng xiên và nhánh cột:

-Chiều dày cánh thép của cột là:   c 20mm

7

h

h  mm( dựa theo max 20mm và tra bảng 2.5 sách Bài tập –thiết kế kết cấu thép-Trần Thị Thôn)

Vậy chọn chiều dày đường hàn góc:h  h 8mm

chiều dài đường hàn cần thiết là :

2

23.96 10

3.17 ( ) 0.75 (0.7 0.8 1800)

tx h

- Đường hàn mép :l hm  0.4l h  1 0.4x3.17+1=2.268  chọn l hm=2.5(cm)

III-Thiết kế vai cột

Nhằm liên kết cột trên và cột dưới đồng thời để làm gối đỡ dầm cầu chạy,vai cột phải được thiết kế để chịu được nội lực truyền qua lại giữa hai phần cột với nhau, cũng như áp lực cục bộ của dầm cầu chạy truyền lên

1.Cấu tạo vai cột

Một bản bụng chữ nhật bằng thép dựng theo phương đứng hàn 2 mép 2 bên vào bản bụng 2 nhánh cột Có thể xẻ rãnh bản bụng 2 nhánh cột để bản bụng dầm vai xuyên qua tạo thành các congxon đỡ dầm cầu chạy( bên nhánh cầu trục ), đỡ cột trên nhánh mái -Bản cánh dưới (2) là 1 bản thép hình chữ nhật nằm ngang hàn vào bản bụng dầm vai cũng như các bản bụng 2 nhánh cột dưới

Bản cánh trên bao gồm 2 bản thép:

+ Một bản (3) nẳm ngang lọt giữa bản bụng cột trên và bản bụng dầm vai

+Một bản(4) nẳm ngang khác phủ lên trên đầu nhah1 cầu trục đồng thời tạo liên kết cho dầm cầu chạy

+Hai bản thép này nằm ở 2 bên bản thép (5) dựng đứng, xẻ rãnh lồng vào bản bụng dầm

a.Tính toán đường hàn nối cánh ngoài và cánh trong của cột dưới

-Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được 2 cặp nội lực gây lực nén lớn nhất cho 2 cánh cột trên tại tiết trên vai cột

chúng ta xác định được lực dọc tương ứng trong mỗi cánh cột trên:

N

h 

 Với h t:chiều cao tiết diện cột trên h t=500(mm)

 c:bề dày cánh của cột trên  c=12(mm)

-Gỉa sử cả 2 cánh của cột trên đều sử dụng liên kết hàn đối đầu và bản nối của cánh trong

có cùng tiết diện như cánh trong cột trên  k(5) 1.2(cm)

-Chọn chiều cao bản k(5) từ mép vai cột lên là:40cm chính là chiều dài đường hàn với cánh của cột trên l h 40cm

-Chọn que hàn N42(E42)hàn tay ta có: 2

h

f R  kN cm tra bảng 8- TCVn338-2005 -Liên kết cánh ngoài cột trên :

Sơ đồ tính dầm vai

-Chiều dày truyền lực ép cục bộ lên bụng dầm vai:

-Chiều cao dầm vai phải lấy h dv 0,5h d 0,5*1, 00,5m

Trong đó: hd =1,0m là chiều cao cột dưới

Đồng thời hdv phải đủ để bố trí chiều dài các đường hàn liên kết bản k với bản bụng dầm vai với các nhánh cột

-Chiều cao bản bụng dầm vai sẽ được tính theo công thức sau:

bb 6

dv

M h



Với M=3320.38(kN)

R  KN cm , l h chiều dài một đường hàn chính là chiều cao bản bụng dầm vai

-Đường hàn liên kết bản K với bản bụng dầm vai: 4 đường hàn chịu lực: Nnh2 =194.05KN truyền xuống

Chiều cao đường hàn cần thiết là:

Do sai sót trong quá trinh tính toán nên em rất xin lỗi, mong anh sửa dùm em phần tính dầm vai ở trên cả sơ đồ tính và sửa lại theo phần đánh dấu chữ đỏ Cảm on anh nhiều

Trong đó:   0, 75 khi ứng suất trong bê tông phân bố không đều

R b loc.  * b R b cường độ tính toán chịu nén cục bộ của bê tông móng B20

Rb =1,45(KN/cm2),   1, 0 khi max bê tông móng B25

  b 1, 2 (chon sơ bộ) hệ số tăng cường độ của bê tông khi nén cục bộ

Ô1; bản kê 3 cạnh, a2= d1 =25cm, b2 =19.4 cm, 2

2

19.4 0.776 25

b a

6

*

m b

c

M t

f 

Trong đó: M =47.76(KN.m)giá trị lớn nhất của moment uốn trong ô bản 1 và 2

w min

2 * f * * * c

N l

x

M

KN cm x

2 1

3 w

Đây là cặp nội lực dùng tính toán cho chân cột

-chiều cao vùng bê tông chịu nén dưới bản đế C=46.4cm

+khoãng cánh từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trọng tâm tiết diện cột

495.22 10 462.59 25.73

629.8359.73

LIÊN KẾT CỘT VỚI XÀ NGANG Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết tại tiết diện đỉnh cột là:

+ cường độ tính toán chịu cắt fvb =190N/mm2

+ cường độ tính toán chịu kéo ftb =240N/mm2

+ cường độ tính toán chịu ép mặt fcb =400N/mm2đối với bu long thô và thường

+Chọn bu long dự kiến có d=36mm, bu long được bố trí thành 2 dãy’

+Phía ngoài gia cường thêm sườn cứng cho mặt bích có bề rộng phụ thuộc vào kích thước mặt bích

Chọn sơ bộ ls =120mm, có bề dày ts =12mm

Chiều cao hs =1,5 ls =1,5*120=180mm

Bu long có d= 36mm tra bảng B4 phụ lục B TCVN 338-2005

Có A =10.17cm2 diện tích tiết diện thân bu lông

Abn =8.16cm2 diện tích tiết diện thực bu lông

Khả năng chịu cắt của 1 bu long

c

N  An R

Trong đó:   bl 0,9 hệ số đièu kiện làm việc của liên kết bu long tra bảng 38 TCVN 338-2005

(đối với bu long thô và thường)

nc =1số lượng mặt cắc qua than bu lông

2 vb

bl c

-Khả năng chịu lực ép của một bu lông

 N bl  xdx()xR bl

N n N

x x



Nội lực do momen M và Q tác dụng đồng thời là:

3.Tính chiều cao đường hàn liên kết tiết diện cột,xà ngang với mặt bích

-Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía ngoài (kể cả sườn)

LIÊN KẾT ĐỈNH VÀ XÀ -Từ bảng tổ hợp nội lực ta chon ra cặp nội lực gây nguy hiểm nhất cho liên kết bulong tại đỉnh khung

A  cm :diện tích tiết diện thực của thân bulong

+Khả năng chịu cắt của bulong:

 N bl c  bl .A n R c c bl

Với   bl 0.9:hệ số điều kiện làm việc của liên kết bulong

Tra bảng 38-TCVN 338-2005 (đối với bulong thô và thường)

n c:số lượng mặt cắt qua thân bulong n  c 1

Với (x y i; i:hình chiếu bằng, hình chiếu đứng của khoảng cách r i)

 Nmax  V2N2 52.33(kN)< minbl

N  63.63(kN) Vậy số lượng đinh đã thỏa khi chịu lực cắt và moment

2.Thiết kế mặt bích

Dùng công thức gần đúng: (tham khảo sách thiết kế khung nhà thép công nghiệp TS Phạm Minh Hà)

chọn t=2(cm)

3.Tính toán đường hàn liên kết tiết diện xa ngang và mặt bích

-Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh dưới( kể cả sườn) xác định tương tự liên kết cột với xà ngang

N h

Chọn h  f 0.6(cm)