THUYẾT MINH TÍNH TOÁN ĐỒ ÁN NHÀ CN THÉP 1 TẦNG 1 NHỊP - ĐẠI HỌC THUỶ LỢI (THIẾT KẾ PHẦN DÀN) CẦN BẢN VẼ CAD LIÊN HỆ : KHUEND03@WRU.VN
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN THỊ THANH THUÝ SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN ĐOÀN KHUÊ NGÀY GIAO ĐỒ ÁN: 20/02/2014 NGÀY NỘP ĐỒ ÁN :07/04/2014 SỐ LIỆU ĐƯỢC GIAO 1. Số liệu riêng: - Nhịp khung L (m) = 24 m - Sức trục Q (tấn) = 100 T - Cao trình đỉnh ray H 1 (m) = 10,0 m - Áp lực gió tiêu chuẩn Wo = 125 (daN/m 2 ) ( Phù Cát – Bình Định – III.B) 2. Số liệu chung : - Bước khung : B = 6 m - Chiều dài nhà : 17B - Chiều cao dầm cầu trục H dct = 700 mm. - Chiều sâu chôn cột dưới cốt 0,000 ± : H3 = 800 mm. - Số cầu trục làm việc trong xưởng : 2 chiếc, chế độ làm việc trung bình. - Vật liệu thép : BCT3, hàn tay. Que hàn N46 hoặc tương đương. - Các lớp bên trên bao gồm : Mái panel sườn BTCT 1,5x 6 m ( gc = 150 daN/m ) BT chống thấm dày 4 cm 3 0 ( 2500 / )kG m γ = BT xỉ dày 12 cm 3 0 ( 500 / )kG m γ = 2 lớp vữa lát, dày 1,5 cm/lớp 3 0 ( 1800 / )kG m γ = 2 lớp gạch lá nem, dày 1,5 cm/lớp 3 0 ( 2000 / )kG m γ = - Hoạt tải mái: Pc= 75 daN/m 2 - Bêtông móng mác 200. Tường gạch tự mang. THUYẾT MINH THIẾT KẾ GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 1 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP I. CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1. Chọn sơ đồ khung ngang: +0,00m 60006000 +14,000m +17,400m +19,90m Q=100T +9,800m H t =4900 2200 L=24000 H=14000 H 1 =10000 H 2 =4000 A B H c =3700 6000 6000 500500 H 3 =800 H d =9900 700 Hình 1: Sơ đồ khung ngang 2. kích thước chính của khung và một số cấu kiện cơ bản : a. Kích thước cầu trục. Sức trục Q=100 (t) thuộc trường hợp Q > 75 (t) → λ=1000 (mm) λ: Khoảng cách từ trục ray tới trục định vị Nhịp nhà: L = 24m → Nhịp cầu trục: L K = L - 2λ GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 2 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP L K = 24 - 2 x 1 = 22 (m). Từ đó xác định các thông số của cầu trục theo Bảng IV.1 phụ lục VI sách “Thiết Kế Kết Cấu Thép NCN” Bảng 1: Các số liệu về cầu trục (L k = 22m; Q= 100 (t)). Nhịp Lk (m) Loại Ray Hc (mm) K/C T Bề Rộng B F Bánh Xe con L1 B1 Trọng Lượng Áp lực bánh xe lên ray Xe con Cầu Trục P 1 P 2 22 KP-120 3700 4560 8800 250 4400 400 43 125 42 43 b. Đường ray. Theo bảng IV.7 với ray loại KP-120 ta có: Bảng 2: Các số liệu về ray Loại ray khối lượng 1m dài KG kích thước, mm H B b b1 a d KP-70 118,1 170 170 120 129 45 44 c. Kích thước theo phương thẳng đứng - Chiều cao H 2 từ mặt ray đến cao trình cánh dưới dàn: H 2 =H c +100+f H 2 =3700+100+200=4000 (mm). Trong đó: - H c = 3700 (mm); Chiều cao Gabarrit của cầu trục, tính từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con. - 100: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu. - f = 200(mm); Khe hở phụ xét đến độ võng của kết cấu và giàn: (200 → 400) GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 3 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP - Chiều cao từ mặt nền đến cao trình mặt dưới dàn: H = H 1 + H 2 =10000+4000=14000 (mm) Trong đó: H 1 =10000 mm; khoảng cách từ mặt nền đến đỉnh ray. - Chiều dài phần cột trên: H t = H 2 + H DCT + h r H t = 4000 + 700 + 200 = 4900 (mm). Trong đó: - H DCT = 700 (mm) - h r : Chiều cao ray và đệm sơ bộ chọn bằng 200 mm - Chiều dài phần cột dưới: H d = H – H t + H 3 H d = 14000 – 4900 + 800 = 9900 (mm). Trong đó: - H 3 =800 (mm): Phần cột chôn bên dưới cốt mặt nền. d. Kích thước theo phương ngang - Chiều rộng tiết diện phần cột trên: Theo yêu cầu về độ cứng: h t = (1/10 → 1/12) H t =(1/10 → 1/12)x4900 = 408 → 490 ( mm) → Chọn h t = 500(mm) Mặt khác phải thỏa mãn điều kiện: λ ≥ B 1 + ( h t – a ) + D Với: o Q = 100 T → a = 500mm : khoảng cách từ mép ngoài tới trục định vị. o D = 75 (khe hở an toàn giữa cầu trục và cột lấy bằng 60-75 mm ) GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 4 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP → λ = 1000 > B 1 + ( h t – a ) + D = 400 + (500 - 500) + 75 = 475 (chấp nhận được ) - Chiều rộng tiết diện phần cột dưới: Theo yêu cầu về độ cứng: h d = (1/15 → 1/20)H; ( H = H t + H d = 14800 là chiều cao toàn cột ) h d = (740 → 990)mm Trục của nhánh cột đỡ dầm cầu trục thường trùng với trục dầm cầu trục nên: h d = a + λ = 500 + 1000 = 1500mm → Chọn h d = 1500mm. Trong đồ án này ta chọn tiết diện cột trên là tiết diện cột đặc, tiết diện cột dưới là tiết diện cột rỗng. - Mặt bằng lưới cột: Hình 2: Mặt bằng lưới cột 3. Kích thước dàn Chọn dạng vì kèo có dạng hình thang, liên kết cứng với cột Chiều cao đầu dàn bằng H dd = 2200 (mm) Độ dốc cánh trên i = 1/10 như vậy chiều cao giữa dàn là: H gd = 2200+(1/10) x (24000/2) = 3400 mm. Cấu tạo cửa mái : GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 5 B A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP - Chọn nhịp của mái; L cm L cm =(1/ 2 - 1/ 5)L = (1/ 2-1/ 5)x24 → Chọn L cm = 12 m - Chiều cao ô cửa mái: H cm = H k + H bd +H bt H cm = 1,25 + 1 = 2,25 m. H bd +H bt lấy bằng 1m Lấy H k = 1,5 m; H k = (1/10 – 1/15)L cm 4. Hệ giằng a. Hệ giằng mái: - hệ giằng cánh trên Bố trí trong mặt phẳng cánh trên của dàn thành các thanh chéo chữ thập và các thanh chóng dọc nhà. 500 5500 6000 5500 500 102000 24000 B A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 18 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 Hình 3: Bố trí hệ giằng cánh trên GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 6 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP - Hệ giằng cánh dưới Bố trí nằm trong mặt phẳng các thanh cánh dưới dàn mái : B A 500 5500 600 0 5500 500 102000 24000 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 18 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 Hình 4: Bố trí hệ giằng cánh dưới b. hệ giằng đứng - Nằm trong mặt phẳng các thanh đứng. - Được bố trí ở những ô có giằng cánh trên và giằng cánh dưới. ( Thường bố trí ở giữa giằng và hai đầu gối tựa ). Hình 5: Bố trí hệ giằng đứng c. hệ giằng cột: - Hệ giằng cột có ở cột trên và cột dưới. GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 7 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP - Ở cột trên bố trí giằng ở những ô có giằng cánh trên và giằng cánh dưới. - Khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng (tấm cứng) gần nhất là : 75 m vậy chỉ cần bố trí giằng cột dưới ở giữa nhà là đủ (chiều dài nhà : 102 m ) Hình 6: Bố trí hệ giằng cột II. TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG 1. Tải trọng tác dụng lên dàn a. Tải trọng tác dụng thường xuyên (tĩnh tải) - Tải trọng do mái: - Đổi ra N/m 2 mặt bằng cách chia cho cosα với α là góc dốc: i=1/10; cosα=0,995 - Tính tải trọng mái dựa vào cấu tạo các lớp mái cụ thể gồm các lớp cho trong bảng sau. Bảng 3: Tính toán tải trọng các lớp cấu tạo mái Cấu tạo các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn daN/m 2 mái Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán daN/m 2 mái Tấm mái 1,5x6m 150 1,1 165 Lớp cách nhiệt dày 12cm bằng bt xỉ γ=500 kg/m 3 60 1,3 78 GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 8 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP 2Lớp vữa lát, dày 1,5cm/lớp γ=1800 kg/m 3 54 1,3 70,2 Lớp chống thấm dày 4cm γ=2500 kg/m 3 100 1,1 110 2 lớp gạch lá nem dày 1,5 cm/lớp γ=2000kg/m 3 60 1,1 66 Cộng 424 489,2 g m c = 424/cosα = 424/0,995 = 426 kg/m 2 mặt bằng(mb). g m tt = 489,2/0,995 = 491,66 (kg/m 2 mb). - Tải trọng do trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng: Theo công thức kinh nghiệm ta có: c d g =1,2α d L daN/ m 2 mặt bằng tt d g =n(1,2α d L) daN/ m 2 mặt bằng Trong đó: - n=1,1 hệ số vượt tải. - α d =0,8: Hệ số trọng lượng dàn lấy trong khoảng (0,6 → 0,9) . - L = 24m: nhịp dàn. - 1,2: hệ số kể đến trọng lượng của hệ giằng. → tc d g =1,2α d L = 1,2 x 0,8 x 24 = 23,04 daN/ m 2 mặt bằng. tt d g =n(1,2α d L) = 1,1 x 1,2 x 0,8 x 24 = 25,344 daN/m 2 mặt bằng. - Trọng lượng kết cấu cửa trời: Tính theo công thức kinh nghiệm sau: g ct = nα ct L ct daN/m 2 mặt bằng. GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 9 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP Trong đó: - α CT =0,5: Hệ số cấu tạo dàn. - L ct =12m: Nhịp của cửa trời. - n=1,1: Hệ số vượt tải. → g ct =1,1 x 0,5 x 12 = 6,6 (kg/m 2 mb). - Trọng lượng cánh của trời và bậu của trời: Trọng lượng cửa kính: g k c =40 kg/m 2 . (lấy từ 35 → 40 daN/ 2 m cánh cửa ) Trọng lượng bậu cửa: g b c =150 kg/m dài.(lấy từ 100 → 150 daN/m bậu ) Hệ số vượt tải: n = 1,1 → Lực tập trung (tính toán) ở chân cửa mái (do cửa kính và bậu cửa): P cb =n(g k c .H k .B + g b c .B)=1,1 x 40 x 1,5 x 6+1,1 x 100 x 6=1056 daN. → Quy trọng lượng kết cấu cửa trời về lực tập trung theo phương thẳng đứng: P ct ttr = g ct L ct B = 6,6 x 12 x 6 = 475,2 daN. → Ta quy tải trọng tập trung do trọng lượng kết cấu cửa trời, trọng lượng kết cấu cánh cửa và bậu cửa về tải phân bố trên mặt bằng nhà : ttr tt tt 2 ct cb cm (P + 2×P ) (475,2 + 2×1056) g 17,97daN/ m L×B 24×6 = = = - Vậy tải trọng tác dụng thường xuyên phân bố trên mặt bằng mái là: tt tt tt m d cm g = B×(g + g + g ) =6×(491,66 + 25,344 +17,97) = 3209,84daN/ m b. Tải trọng tạm thời (Hoạt tải) Hoạt tải tạm thời lấy theo tiêu chuẩn VN 5574-2012: P C =75 g/m 2 mặt bằng. Hệ số vượt tải: n=1,3. → Hoạt tải phân bố đều trên dàn là: C P = n×P ×B =1,3×75×6 = 585daN/ m GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 10 [...]... 14 ,82 RB = Vy: 4 C Eì J1 4 1, 25 Eì J1 ì = ì = 0,0465EJ1 K H 7, 27 14 ,8 xa cot r 11= M B + ( M B ) =0,365EJ1 - (-0 ,0465EJ1) = 0, 411 5EJ1 g R 1p = R B = - gl 2 -3 2,1x 242 = = -1 540,8(KNm) 12 12 Gii phng trỡnh chớnh tc ta c: =- R 1p r 11 = 15 40,8 3744,35 = 0, 411 5Eì J1 Eì J1 Mụ men nh ct : MBct = M Bct ì = -0 ,0465 EJ1ì 3744,35 = -1 74 ,11 (KNm) EJ1 MBx = M Bx ì + R 1p = 0,365EJ1ì 3744,35 -1 540,8 = -1 74 ,11 (KNm)... 36 ,14 + ( -1 9,03)ì4,9 +19 2,6 = 13 5,49 KNm MA = MB + RBìH + M =36 ,14 + ( -1 9,03 14 ,8) + 19 2,6 = -5 2,90 KNm - Tng mụmen trong khung do tnh ti phõn b u trờn dn gõy nờn Dựng phng phỏp cng tỏc dng ta c: MBxa = -1 74,1KNm MBcot = ( -1 74 ,1) + 36 ,14 = -1 37,96 KNm MCtr = (-5 3,07) + (-5 7, 71) = -1 10 ,78 KNm MCd = (-5 3,07) + 13 5,49 = 82,42 KNm MA = 19 1,46 + (-5 2,9) = 13 8,56 KNm A b Hỡnh 17 : Biu mụmen khung do tnh ti phõn... 1, 767 (1 + 0,3 31) - 4 1, 254 ] [3 (- 19 2,6) = 36 ,14 7, 2 71 - 6 ( 1- a ) ộ - A ( 1 + a ) ự (- M) B ở ỷ RB = K H 6 ì ( 1 0,3 31) 1, 767 3, 318 ì ( 1 + 0,3 31) ( 19 2,6) ì = 19 ,03KN RB = 7,2 71 14,8 MB= - GVHD : Nguyn Th Thanh Thuý SVTH : Nguyn on Khuờ 24 I HC THY LI N KT CU NH THẫP Mụmen ti cỏc tit din khỏc: MCtr = MB + RBìHtr = 36 ,14 + ( -1 9,03)ì4,9 = -5 7 ,1 KNm MCd = MB + RBìHtr +M = 36 ,14 + ( -1 9,03)ì4,9... 36 ,14 ì(-Mdct / Me) = 36 ,14 ì (-0 ,062) = -2 ,23 KNm MCtr = (-5 7 ,1) ì(-Mdct / Me) = (-5 7 ,1) ì (-0 ,062) =3,52 KNm MCd =13 5,49ì(-Mdct / Me) = 13 5,49 ì (-0 ,062) = -8 ,36 KNm MA = (-5 2,90) ì(-Mdct / Me)= (-5 2,90) ì (-0 ,062) =3,26 KNm c Tng ni lc do tnh ti tỏc dng lờn khung : S dng phng phỏp cng tỏc dng ta cú: Mtt = MttM + MttD Giỏ tr mụmen ti cỏc tit din MBxa = -1 74 ,1 KNm MBcot = ( -1 37,96) + (-2 ,23) = -1 40 ,19 ... 68,995(KNm) H2 EJ1 EJ1 H2 M C = -0 ,358 2 ì50,869 + 62,36 = 44 ,14 9(KNm) H EJ1 EJ1 H2 M A = -4 ,048 2 ì50,869 + ( -1 01, 13) = 307,048(KNm) H EJ1 QA = -3 07,048 - 45 ,14 9 = 35,575KN 9,9 i vi ct phi EJ1 H2 M B' = ( 1, 469) 2 ì 50,869 = -7 4,726( KN m) H EJ1 EJ1 H2 M C' = 0,358 2 ì 50,869 = 18 , 211 (KNm) H EJ1 M A' = 4,048 Q A' = EJ1 H2 ì 50,869 = 205, 918 (KNm) H2 EJ1 205, 918 -1 8, 211 = 18 ,96 KN 9,9 GVHD : Nguyn Th Thanh... ì56,885 + (-6 85 ,12 ) = -7 05, 48(KNm) H EJ1 d C EJ1 H2 M A = -4 ,048 2 ì56,885 + 267,49 = 37, 22(KNm) H EJ1 GVHD : Nguyn Th Thanh Thuý SVTH : Nguyn on Khuờ 32 I HC THY LI N KT CU NH THẫP i vi ct phi ( Ct B) EJ1 H2 M B' = -1 ,469 2 ì56,885 + ( -1 02,22) = -1 85,78(KNm) H EJ1 t M C' = 0,358 EJ1 H2 ì56,885 +16 1, 51 = 18 1,87(KNm) H2 EJ1 EJ1 H2 M = 0,358 2 ì56,885 + (-3 83,23) = -3 62,87(KNm) H EJ1 d C' EJ1 H2 M A'... = 0,3 31 = H 14 ,8 A = 1 + ì = 1 + 0,3 31 7 = 3,32 B = 1 + 2ì = 1 + 0,3 312 ì7 = 1, 77 C = 1 + 3ì = 1 + 0,3 313 ì7 = 1, 25 F = 1 + 4ì = 1 + 0,3 314 ì7 = 1, 08 K = 4AC - 3B2 = 4ì3,32 1, 25 - 3 1, 082 = 7,27 GVHD : Nguyn Th Thanh Thuý SVTH : Nguyn on Khuờ 22 I HC THY LI N KT CU NH THẫP Tớnh mụmen ti cỏc tit din: 2ì EìJ d 2ì Eì35J1 xa = = 0,365EJ1 MB = L 24ì8 cụt MB = 6 B Eì J1 6 1, 77 EJ1 ì 2 = ì = 0,0066 EJ1 K H... vi h s - M max 973,9 M 544,77 == -5 ,056 v - min = = -2 ,828 ( vỡ M max v M min t ti M 19 2,6 M 19 2,6 cựng v trớ vi M e nhng ngc chiu) i vi ct trỏi ( M max ) MBcot = 36 ,14 ì (-5 ,056) = -1 82,75 KNm MCtr = (-5 7 ,1) ì (-5 ,056) = 288,73 KNm MCd = 13 5,49 ì (-5 ,056) = -6 85 ,12 KNm MA = (-5 2,9) ì (-5 ,056) = 267,49KNm RB = ( -1 9,03) ì (-5 ,056) = 96,23 KN i vi ct phi ( M min ) MBcot = 36 ,14 ì (-2 ,828) = -1 02,22 KNm... kin: Với : = 6 1 + 1, 1 ì J d J1 J d ì H 35 14 ,8 J / = = ì = 2,698 ; = 1 -1 = 8 -1 = 7 L H LìJ 1 8 24 J2 6 = 1, 53 < = 2,698 Vy tha món iu kin x ngang cú 1 + 1, 1 ì 7 cng vụ cựng Vậy: Dựng phng phỏp chuyn v, vi n s l gúc xoay 1, 2 & c chuyn v ngang nh ct trỏnh nhm ln quy c mụmen nh sau: mụmen dng khi lm cng th bờn trong ca x v ct biờn a Tớnh khung vi tnh ti phõn b u trờn x ngang: - Thnh phn mụmen... cho khung: R 1P 42, 41 H 3 H2 =ì = 56,885 Gii phng trỡnh chớnh tc: = r 11 -1 1, 034 EJ1 EJ1 Nhõn biu M do =1 gõy ra vi va tỡm c sau ú cng vi biu ni lc M 0 do ngoi lc M max , M min gõy ra trong h c bn ta c biu ni lc D cui cựng: MD = M ì + M0 D i vi ct trỏi (Ct A) : EJ1 H2 M B = 1, 469 2 ì56,885 + ( -1 82,75) = 99 ,19 (KNm) H EJ1 t M C = -0 ,358 EJ1 H2 ì56,885 + 288,73 = 268,37(KNm) H2 EJ1 EJ1 H2 M = -0 ,358