thuyết minh đồ án kết cấu thép

- Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió lên tường hồi, lực hãm của cầu trục.. Ngoài ra, cần bố trí các thanh trống dọc bằng thép hình thư

Trang 1

Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1 Khoa Công Trình Thuỷ

- Số cầu trục làm việc trong xưởng: 2

- Kết cấu mái: vì kèo chữ I

- Sức trục: Q= 10T

- Bước cột: B=9m

- Số bước khung: n= 23

- Địa điểm xây dựng: Lâm Đồng

- Kết cấu bao che: tôn mạ màu

Hray là chiều cao của ray và đệm, lấy sơ bộ là 0,2m

- Chiều cao cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:

Trang 2

Hct

Lk

Li

Hình 1 Các kích thước chính của khung ngang 2.2.Theo phương ngang:

2.2.1.Sơ bộ kích thước tiết diện cột và xà ngang.

- Vì nhà có cầu trục với sức nâng là 10<30(T) nên coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a=0) Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục:

L là khoảng cách giữa hai trục định vị (nhịp khung), thường có mô đun 6m hoặc 3m

LK là nhịp của cầu trục, phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng và công nghệ, lấy theo catalôcầu trục Ngoài các cầu trục tiêu chuẩn, các nhà cung cấp còn sản xuất cầu trục phi tiêu chuẩn , tức là nhịp cầu trục LK bất kỳ miễn sao đảm bảo khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép trong cột phải lớn hơn zmin Chọn LK = 16,5(m)

- Do sử dụng cột có tiết diện thay đổi nên chọn tiết diện cột theo yêu cầu về độ cứng như sau:

+ Chiều cao tiết diện cột dưới:

1 10

1

.14,4Chọn hd = 0,7m

+ Bề rộng tiết diện cột dưới:

-***^^^^^*** -Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Quốc Vinh Trang 2 Lớp:XDD50-ĐH2

Trang 3

1 20

1

0,5=0 , 025  0 , 014(m) Chọn tf = 20mm

1 70

1

.1 (m) Chọn tw=12mm

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột trên:

+ Chiều cao tiết diện: ht = 0,5m+ Bề rộng tiết diện cột: bt = 0,25m

+ Chiều dày bản cánh: tf = 0,02m

+ Chiều dày bản bụng: tw= 0,012m

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột dưới:

+ Chiều cao tiết diện: hd = 0,7m+ Bề rộng tiết diện cột: bd = 0,5m

+ Chiều dày bản cánh: tf = 0,02m

+ Chiều dày bản bụng: tw = 0,012m Chọn sơ bộ kích thước tiết diện xà ngang 3m đầu xà:

+ Chiều cao tiết diện đầu xà: h1= 0,5m+ Chiều cao tiết diện cuối xà: h2= 0,3m

+ Chiều dày bản cánh xà: tf = 0,02m

+ Chiều dày bản bụng xà: tw= 0,012m

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện xà ngang 4m giữa xà:

+ Chiều cao tiết diện xà: h = 0,3m

+ Chiều dày bản bụng xà: tw= 0,012m

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện xà ngang 2m:

+ Chiều cao tiết diện đầu xà: h1= 0,3m+ Chiều cao tiết diện cuối xà: h2= 0,4m

+ Chiều dày bản bụng xà: tw= 0,012m -***^^^^^*** -

Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Quốc Vinh Trang 3 Lớp:XDD50-ĐH2

Trang 4

Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1

Khoa Công Trình Thuỷ

- Khoảng cách từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột (z) không được nhỏ hơn

khoảng cách zmin trong catalô cầu trục, để đảm bảo cho vướng cầu trục không vào cột khi

hoạt động Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:

Lưới cột: các cột khung tạo nên lưới cột, cột tại đầu hồi nhà phải dịch vào phía trong

500 mm so với trục định vị, với mục đích để cho kết cấu bao che giữ được kích thước thống

Hình 3 Bố trí lưới cột 2.2.2.2.Bố trí hệ giằng.

Bố trí hệ giằng mái và hệ giằng cột

-***^^^^^*** -Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Quốc Vinh Trang 4

Lớp:XDD50-ĐH2

Trang 5

Hệ giằng là một bộ phận trọng yếu của kết cấu nhà, có tác dụng:

- Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà

- Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió

lên tường hồi, lực hãm của cầu trục

- Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu dàn, cột

- Làm cho dựng lắp an toàn, thuận tiện

Hệ thống giằng của nhà xưởng được chia làm hai nhóm: giằng mái và giằng cột

2.2.2.2.1.Bố trí hệ giằng mái.

Hệ giằng mái trong nhà công nghiệp sử dụng khung thép nhẹ được bố trí theo phương

ngang nhà tại hai gian đầu hồi (hoặc gần đầu hồi), đầu các khối nhiệt độ và ở một số gian

giữa nhà tùy thuộc vào chiều dài nhà, sao cho khoảng cách giữa các giằng bố trí không quá 5

bước cột Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập

Các thanh giằng chéo này có thể là thép góc, thép tròn hoặc cáp thép mạ kẽm đương kính

không nhỏ hơn 12 mm Ngoài ra, cần bố trí các thanh trống dọc bằng thép hình (thường là

thép góc) tại những vị trí quan trọng như đỉnh mái, đầu xà ( cột ), chân cửa mái…

Trường hợp nhà có cầu trục, cần bố trí thêm các thanh giằng chéo chữ thập dọc thép

đầu cột để tăng cứng cho khung ngang theo phương dọc nhà và truyền các tải trọng ngang

như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận

Hệ giằng ở cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc,

chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột Trong mỗi trục dọc một

khối nhiệt độ cần có ít nhất một tấm cứng; các cột khác tựa vào tấm cứng bằng các thanh

chống dọc Tấm cứng gồm có hai cột, dầm cầu trục, các thanh ngang và các thanh chéo chữ

thập Các thanh giằng cột bố trí suốt chiều cao của hai cột đĩa cứng: lớp trên từ mặt dầm cầu

trục đến nút gối tựa dưới của vì kèo; lớp dưới, bên dưới dầm cầu trục cho đến chân cột Các

thanh giằng lớp trên đặt trong mặt phẳng trục cột ; các thanh giằng lớp dưới đặt trong hai

mặt phẳng của hai nhánh

Tấm cứng phải đặt vào khoảng giữa chiều dài của khối nhiệt độ để không cản trở biến

dạng nhiệt của các kết cấu dọc Nếu khối nhiệt độ quá dài, một tấm cứng không đủ để giữ ổn

định cho toàn bộ các khung thì dùng hai tấm cứng, sao cho khoảng cách từ đầu khối đến trục

tấm cứng không quá 75 m và khoảng cách giữa trục hai tấm cứng không lớn quá 50 m Sơ

đồ các thanh của tấm cứng có nhiều dạng: chéo chữ thập một tầng - đơn giản nhất hoặc hai

tầng khi cột quá cao; kiểu khung cổng khi bước cột 9 m hoặc khi cần làm nối đi thông qua

Trong các gian đầu và gian cuối của khối nhiệt độ,cũng thường bố trí giằng lớp trên

Giằng này tăng độ cứng dọc chung, truyền tải trọng gió từ dàn gió đến đĩa cứng Các thanh

giằng lớp trên này tương đối mảnh nên có thể bố trí ở hai đầu khối mà không gây ứng suất

Lớp:XDD50-ĐH2

Trang 6

-***^^^^^*** -nhiệt độ đáng kể

Thanh gi?ng ð?u c?t

D?m c?u tr?c

2.3.Sơ đồ tính khung ngang:

Do sức nâng của cầu trục không lớn nên ta chọn phương án cột có tiết diện thay đổi với

độ cứng của cột dưới là I1 và của cột trên là I2 Vì nhịp khung là L= 18m nên ta chọn phương

án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm Dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 3 m,

với độ cứng tương ứng đoạn đầu và cuối là I2 và I3 Đoạn thứ 2 có độ cứng không đổi là I3 và

dài 4m, điểm cuối cách đầu xà là 7m Đoạn còn lại có độ cứng thay đổi lần lượt ứng với đầu

xà và cuối xà là I3 và I4

Do nhà có cầu trục nên coi liên kết giữa cột với móng là liên kết ngàm cứng tại cốt-0,6m

Liên kết giữa cột với xà ngang, liên kết tại đỉnh xà ngang và liên kết giữa các đoạn xà ngang

là cứng Trục cột khung lấy trùng vớt trục định vị để đơn giản hóa tính toán

0,0m

-0,6m

Hình 6 Sơ đồ tính khung ngang

3 Tải trọng tác dụng lên khung ngang:

3.1 Tải trọng thường xuyên:

Chọn độ dốc mái i=10 % suy ra α =5,71o , sinα = 0,099 ,cosα=0,995

Lớp:XDD50-ĐH2

Trang 7

Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng bản thân kết cấu, trọng lượng các bộ phận chi tiết (mái tôn+xà gồ+giằng), trọng lượng bản thân dầm cầu trục Trong đó:

- Trọng lượng bản thân kết cấu: SAP tự tính

- Trọng lượng các bộ phận chi tiết(mái tôn+xà gồ+giằng) là 20kG/m2

→ Tĩnh tải phân bố:

1 , 05 190

995 , 0

9 20 05 , 1 cos

20

Hình 7 Sơ đồ tính khung với tĩnh tải.

3.2.Hoạt tải mái:

Theo TCVN 2737 -1995, trị số tiêu chuẩn hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái lợp tôn) là 0,3kN/m2 và hệ số vượt tải n=1,3

Quy đổi về hoạt tải phân bố đều trên xà ngang: qmái = 3 , 53

995 , 0

9 3 , 0 3 , 1

Trang 8

-***^^^^^*** -Hình 8 Sơ đồ tính khung với hoạt tải nửa mái

Hình 9 Sơ đồ tính khung với hoạt tải cả mái

Trang 9

-***^^^^^*** -3.3 Tải trọng gió:

Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm 2 thành phần là gió tác dụng vào cột và giótác dụng lên mái Theo TCVN 2737 -1995, Lâm Đồng thuộc phân vùng gió I.A có áp lực giótiêu chuẩn là w0 =0,65 kN/m2 Đối với vùng ảnh hưởng của gió bão được đánh giá là yếu, giátrị của áp lực gió được giảm đi 10daN/m2 đối với vùng I.A, nên áp lực gió w0 =0,55 kN/m2 Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc mái, các hệ số khí động có thể được xác định theo sơ đồ trong bảng 6 TCVN 2737 -1995 kết hợp nội suy ta tính được Ce1 = -0,6705 ;

n là hệ số vượt tải của tải trọng gió, n=1,2

wo là áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào phân vùng gió (địa điểm xây dựng)

k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào dạng địa hình

Ở đây ta chọn địa hình dạng A Sau khi nội suy ta có:

Tại đỉnh cột (cao trình +16,3m so với mặt nền), k=1,253

Tại đỉnh mái (cao trình +17,2m so với mặt nền), k=1,262

hệ số k trung bình cho cả mái là :

kmái=

2

262 , 1 253 ,

=1,2575

 qđ=1,2.0,55.1,253.0,8.9 =5,95 (kN/m)

 qkh=1,2.0,55.1,253.(-0,4812).9= -3,58(kN/m)

dấu "+" thể hiện gió có chiều hướng từ ngoài vào trong nhà

dấu "-" thể hiện gió có chiều hướng từ trong nhà ra ngoài

Trường hợp nhà có chiều cao không vượt quá 10m, tải trọng gió được coi là không đổi Với nhà có chiều cao trên 10m, tải trọng phân bố theo quy luật hình thang, do đó để thuận tiện trong tính toán có thể quy đổi thành tải trọng phân bố đều trên suốt chiều cao của cột bằng cách nhân trị số của q với hệ số quy đổi H , lấy như sau:

Trang 10

Hình 10 Sơ đồ tính khung với tải trọng gió trái sang

Hình 11 Sơ đồ tính khung với tải trọng gió phải sang 3.4.Hoạt tải cầu trục:

Trang 11

Theo "Phụ lục VI CÁC SỐ LIỆU VỀ CẦU TRỤC" trang 136, sách "Thiết kế kết cấuthép nhà công nghiệp" có:

HK(mm)

Khoảngcách

Zmin

(mm)

Bề rộnggabarit

BK(mm)

Bề rộngđáy

KK(mm)

Trọnglượngcầu trụcG(T)

Trọnglượng

xe con

Gxe(T)

Áplực

Pmax

(kN)

Áplực

Dmax=n.nc Pmax  yi

Dmin=n.nc Pmin  yi

Trong đó :

n=1,1 là hệ số độ tin cậy

nc là hệ số tổ hợp xét đến xác suất xảy ra đồng thời của nhiều cầu trục

nc=0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc trung bình

Pmax=63,3kN là áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray, tra catalô cầu trục

Pmin=15,2 kN là áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray ở phía cột bên kia

 yi là tổng tung độ đường ảnh hưởng tại các vị trí có bánh xe

Trang 12

Hình 13 Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục khi D max lên cột trái

Hình 14 Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục khi D max lên cột phải 3.4.2 Lực hãm ngang của cầu trục.

Trang 13

Lực hãm ngang T của cầu trục tác dụng vào cột khung thông qua dầm hãm, xác định theo công thức:

05 , 0 ) (

05 , 0

1

o

xecon tc

n

G Q

no là số bánh xe cầu trục ở một bên ray

 yi là tổng tung độ đường ảnh hưởng

Trang 14

Hình 16 Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cầu trục lên cột phải

4 Xác định nội lực:

Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần mềm SAP 2000 Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu đồ và bảng thống kê nội lực.Dấu của nội lực lấy theo quy định của SBVL Các thành phần nội lực có chiều như hình vẽ được quy định là dương

Hình 17 Quy ước chiều dương của nội lực theo SBVL

Dưới đây thể hiện hình dạng biểu đồ nội lực cho khung với các trường hợp chất tải (đơn

vị tính kN, kN.m)

Trang 15

Hình 18: Biểu đồ mômen do tĩnh tải

Hình 19 Biểu đồ lực dọc do tĩnh tải

Trang 16

Hình 20 Biểu đồ lực cắt do tĩnh tải

Hình 21 Biểu đồ mômen do hoạt tải chất cả mái

Trang 17

Hình 22 Biểu đồ lực dọc do hoạt tải chất cả mái

Hình 23 Biều đồ lực cắt do hoạt tải chất cả mái

Trang 18

Hình 24 Biểu đồ mômen do hoạt tải đứng cầu trục trái

Hình 25 Biểu đồ lực dọc do hoạt tải đứng cầu trục trái

Trang 19

Hình 26 Biểu đồ lực cắt do hoạt tải đứng cầu trục trái

Hình 27 Biểu đồ mômen do hoạt tải đứng cầu trục phải

Trang 20

Hình 28 Biểu đồ lực dọc do hoạt tải đứng cầu trục phải

Hình 29 Biểu đồ lực cắt do hoạt tải đứng cầu trục phải

Trang 21

Hình 30 Biểu đồ mômen do hoạt tải ngang cầu trục trái

Hình 31 Biểu đồ lực dọc do hoạt tải ngang cầu trục trái

Trang 22

Hình 32 Biểu đồ lực cắt do hoạt tải ngang cầu trục trái

Hình 33 Biểu đồ mômen do hoạt tải ngang cầu trục phải

Trang 23

Hình 34 Biểu đồ lực dọc do hoạt tải ngang cầu trục phải

Hình 35 Biểu đồ lực cắt do hoạt tải ngang cầu trục phải

Trang 24

Hình 36 Biểu đồ mômen do gió trái

Hình 37 Biểu đồ lực dọc do gió trái

Trang 25

Hình 38 Biểu đồ lực cắt do gió trái

Hình 39 Biểu đồ mômen do gió phải

Trang 26

Hình 40 Biểu đồ lực dọc do gió phải

Hình 41 Biểu đồ lực cắt do gió phải

Trang 27

Cấu kiện Tiết diện Nội lực

Trang 28

Cấu kiện Tiết diện Nội lực

Mmax, Ntu

Mmin, Ntu

Nmax, Mtu

Mmax, Ntu

Mmin, Ntu

Nmax, Mtu

5 Thiết kế tiết diện cấu kiện.

5.1 Thiết kế tiết diện cột.

5.1.1 Xác định chiều dài tính toán.

Trang 29

Chọn phương án cột tiết diện thay đổi với độ cứng của cột dưới và cột trên lần lượt là lần lượt là I1,I2.Tỉ số độ cứng là 2

1

67367260016

- Tỷ số lực nén tính toán lớn nhất trong phần cột dưới và phần cột trên:

- Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung xác định bằng khoảng cánh các điểm cố kết dọc ngăn cản không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà:

l1y=Hd=14,4(m)

l2y=Ht-Hdct=2,5-1=1,5(m)

5.1.2 Chọn và kiểm tra tiết diện:

5.1.2.1.Chọn và kiểm tra tiết diện cho phần cột dưới:

- Chiều cao tiết diện chọn sơ bộ h=70cm

Bề rộng tiết diện chọn sơ bộ b=50cm

- Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:

Trang 30

- Cột dưới có dạng tiết diện chữ H và mặt phẳng tác dụng mômen trùng với mặt phẳng bụng cột, sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hưởng tiết diện =1,25.

- Diện tích yêu cầu của tiết diện tính theo công thức:

Ayc=     

h N

M f

- Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn:

+ Diện tích mặt cắt ngang: A=twhw+2.tfb= 1,2.66+2.2.50=279,2(cm2)

Hình 42 Tiết diện cột dưới

+ Mômen quán tính của tiết diện đối với trục x:

Trang 31

N A

- Để kiểm tra ổn định tổng thể của cột dưới theo phương ngoài mặt phẳng khung cần tính trị số moment ở 1/3 chiều cao của cột dưới kể từ phía có moment lớn hơn Vì cặp nội lực

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	2,6 MB