Đồ Án Kết Cấu Thép.docx

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP PGS TS Trần Quang Hưng MỤC LỤC CHƯƠNG I BỐ TRÍ KẾT CẤU 5 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 5 MÔ HÌNH KẾT CẤU 3D 6 MẶT BẰNG KẾT CẤU 6 BỐ TRÍ HỆT GIẰNG 7 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN KHUNG NGANG 9 LỰA CHỌN SƠ[.]

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP PGS.TS Trần Quang Hưng MỤC LỤC CHƯƠNG I: BỐ TRÍ KẾT CẤU SỐ LIỆU THIẾT KẾ .5 MƠ HÌNH KẾT CẤU 3D MẶT BẰNG KẾT CẤU BỐ TRÍ HỆT GIẰNG CHƯƠNG II: TÍNH TỐN KHUNG NGANG .9 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC KHUNG II.1.1 KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG THẲNG ĐỨNG II.1.2 KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG 10 II.1.3 KẾT CẤU MÁI VÀ CỬA MÁI 11 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG .12 II.2.1 TRỌNG LƯỢNG MÁI 12 II.2.2 HOẠT TẢI SỬA CHỮA MÁI .12 II.2.3 TẢI TRỌNG TƯỜNG 13 II.2.4 TRỌNG LƯỢNG DẦM CẦU TRỤC 13 II.2.5 ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN VAI CỘT 13 II.2.6 LỰC HÃM NGANG CẦU TRỤC .14 II.2.7 TẢI TRỌNG GIÓ 15 MƠ HÌNH TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH NỘI LỰC 16 II.3.1 SƠ BỘ CHỌN TIẾT DIỆN CỘT 16 II.3.2 MƠ HÌNH VÀ TÍNH TỐN NỘI LỰC 18 TỔ HỢP NỘI LỰC .27 KIỂM TRA CẤU KIỆN THEO TTGH 32 II.5.1 KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT 32 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN TỔNG THỂ TRONG MẶT PHẲNG KHUNG .36 II.5.2 KIỂM TRA TIẾT DIỆN XÀ 38 KIỂM TRA TIẾT DIỆN TẠI NÁCH KHUNG 38 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CHỐNG LẬT CỦA XÀ 40 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CHỐNG LẬT CỦA XÀ 43 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ NGANG TẠI CAO TRÌNH ĐỈNH CỘT .45 TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT .46 II.7.1 THIẾT KẾ CHI TIẾT DẦM ( NỐI CỘT VÀ DẦM ) 46 II.7.2 THIẾT KẾ CHI TIẾT DẦM ( NỐI DẦM VÀ DẦM ) 48 II.7.3 THIẾT KẾ CHI TIẾT DẦM ( NỐI DẦM VÀ DẦM Ở ĐỈNH DẦM ) .50 II.7.4 THIẾT KẾ CHÂN CỘT KHỚP VỚI MÓNG 51 CHƯƠNG III:TÍNH TỐN HỆ GIẰNG .55 HỆ GIẰNG NGANG MÁI 55 III.1.1 TẢI TRỌNG VÀ TIẾT DIỆN .55 III.1.2 MƠ HÌNH VÀ NỘI LỰC HỆ GIẰNG NGANG MÁI .57 III.1.3 KIỂM TRA TIẾT DIỆN THANH CHỐNG DỌC NGOÀI CÙNG 58 III.1.4 KIỂM TRA THANH XIÊN ( THANH GIẰNG MÁI ) 59 III.1.5 THIẾT KẾ CHI TIẾT NỐI THANH CHỐNG DỌC VÀO DẦM 59 HỆ GIẰNG CỘT 59 III.2.1 TẢI TRỌNG VÀ TIẾT DIỆN 59 III.2.2 MƠ HÌNH VÀ NỘI LỰC HỆ GIẰNG CỘT 60 III.2.3 KIỂM TRA TIẾT DIỆN THANH CHỐNG DỌC 61 III.2.4 THIẾT KẾ CHI TIẾT NỐI THANH CHỐNG DỌC VÀO CỘT 62 III.2.5 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ DỌC NHÀ TẠI CAO TRÌNH ĐỈNH CỘT 64 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP PGS.TS Trần Quang Hưng DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình I-1 Mặt cắt ngang cầu trục .6 I-2 Mơ hình 3D kết cấu nhà thép công nghiệp .6 I-3 Mặt kết cấu nhà công nghiệp tầng I-4 Hệ giằng mái .7 I-5 Hệ giằng cột II-1 Mặt cắt ngang nhà công nghiệp 10 II-2 Kích thước phương ngang .10 II-3 Sơ đồ tải trọng mái 12 II-4 Sơ đồ tĩnh tải mái 12 II-5 Sơ đồ hoạt tải mái 13 II-6 Sơ đồ tải trọng tường 13 II-7 Sơ đồ tải trọng dầm cầu trục 13 II-8 Sơ đồ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa .14 II-9 Sơ đồ áp lực cầu trục lên vai 14 II-10 Sơ đồ lực hãm ngang 15 II-11 Sơ đồ xác định hệ số khí động tải trọng gió 15 II-12 Sơ đồ phân bố áp lực gió .16 II-13 Tiết diện cột 16 II-14 Tiết diện xà xà 18 II-15 Hình mơ tính tốn .19 II-16 Hình mơ Sap2000 19 II-17 Sơ đồ kiểm tra mặt phẳng 36 II-18 Sơ đồ kiểm tra mặt phẳng 37 II-19 Biểu đồ mô men âm xà đổi chiều 40 II-20 Chi tiết nối dầm vào cột .46 II-21Chi tiết nối dầm vào dầm ( ) .48 II-22 Chi tiết nối dầm vào dầm ( đỉnh ) .50 II-23 Chi tiết chân cột khớp 52 III-1 Sơ đồ tải trọng gió truyền vào đầu cột 55 III-2 Mơ hình tính tốn giằng mái Sap 57 III-3 Chi tiết nối chống dọc giằng mái vào dầm 59 III-4 Mô giằng cột Sap .61 III-5 Chi tiết nối chống dọc vào cột 62 III-6 Tiết diện thép góc chữ V .63 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng I-1 Bảng số liệu cầu trục II-1 bảng giá trị tiết diện Sap2000 .20 II-2 Bảng tổ hợp nội lực cột 30 II-3 Bảng tổ hợp nội lực xà 31 II-4 Bảng giá trị chuyển vị đầu cột .45 III-1 Nội lực giằng mái 57 III-2 Nội lực giằng cột .61 III-3 Bảng giá trị chuyển vị đầu cột gió dọc lực hãm dọc 64 CHƯƠNG I: BỐ TRÍ KẾT CẤU SỐ LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng, nhịp với số liệu sau:     Nhịp khung ngang L 21 m Bước cột B m Số bước n 25 bước Sức trục Q 250 kN H1 Cao trình ray 6,6 m Độ dốc mái i 12 % Liên kết chân cột Khớp Vùng gió III Địa hình C Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 5575 : 2012 : Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737 : 2012 : Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế Eurocode : Design of steel structures Vật liệu: Thép có modun đàn hồi E = 2x105 N/mm2, chọn thép Mác 10CrSiNiCu có fu = 540Mpa, fy = 400Mpa, f = 360Mpa  Vật liệu hàn N50: f  Bulơng có lớp ws 8.8  243  N / mm  vb  fba  320 N / mm ; f  215  N / mm f  320 N / mm ; f 2   ; phương pháp hàn tay  400 N / mm (để tính kéo);   (để tính neo)  Móng BTCT cấp độ bền B20 Cầu trục:  Chiều cao tiết diện dầm cầu trục: Hdc = (1/10)B  Ray có chiều cao Hr = 0,12(m)  Chế độ hoạt động cầu trục : trung bình  Số liệu cầu trục với sức trục Q = 250 (kN) Cấu tạo mái:  Mái lợp tôn dày 0,47 mm; trọng lượng tiêu chuẩn 4,2 daN/m2 mái Độ dốc mái: xem bảng số liệu  Xà gồ thép Z dập nguội, khoảng cách 1m Trọng lượng: 8,7x(B/6) daN/m B bước cột tính mét  Lớp cách nhiệt thủy tinh, trọng lượng tiêu chuẩn 1,2 daN/m2 mái  Trọng lượng tiêu chuẩn hệ giằng mái hệ thống đường ống kỹ thuật lấy daN/m2 mặt nhà  Hoạt tải tiêu chuẩn mái: ptc=30 daN/m2 mặt nhà Cấu tạo cửa mái:  Cửa mái cao 1,35m; rộng 2m; khung thép cửa mái làm thép I tổ hợp (W:150x5mm2; F:120x5 mm2)  Chân cửa mái liên kết khớp với xà mái Cấu tạo xem thêm hình vẽ Cấu tạo tường bao che:  Tường tôn lớp giống tơn mái, có lớp cách âm bơng thủy tinh trọng lượng tiêu chuẩn 1,2 daN/m2  Dầm sườn tường giống xà gồ mái Số liệu cầu trục có sức trục Q = 250 (kN) Bảng I-1 Bảng số liệu cầu trục Nhịp cầu trục (m) KC đỉnh ray đến xe (mm) KC bánh xe (mm) Kích thước đầu cầu trục (mm) 19 1880 3300 200 Áp lực lên bánh xe (kN) Pmax Pmin 164,05 26,15 Trọng lượng xe (kN) 70 Hình I-1 Mặt cắt ngang cầu trục MƠ HÌNH KẾT CẤU 3D Hình I-2 Mơ hình 3D kết cấu nhà thép cơng nghiệp 3101112131415161718242526 Hình I-3 Mặt kết cấu nhà công nghiệp tầng 993x9=8937 200 DCTDCTDCTDCT 700070007x7000700070007000700070007000700070006x700070007000 175000 21000 Khung ngang Khung ngang Khung ngang DCTDCT DCTDCTDCTDCT Khung ngang Khung ngang Khung ngang Khung ngang Khung đầu hồi 3500 3500 3500 3500 3500 3500 21000 B DCTDCT 993x9=8937 C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1 A 200 MẶT BẰNG KẾT CẤU BỐ TRÍ HỆ GIẰNG A B 3500 3500 3500 3500 3500 3500 21000 gi»ng m¸i ø25 7000 7000 chèng 4x7000 7000 7000 7000 7000 chống dọc nhà 7000 3x7000 56000 7000 chống dọc đầu nhà 7000 7000 7000 7000 56000 4x7000 7000 7000 56000 175000 10 11 12 15 16 17 18 19 20 Hình I-4 Hệ giằng mái gi»ng cét chèng däc đầu nhà +8.60 +5.80 DCT 0.00 -1.00 7000 7000 6x7000 66500 7000 7000 7000 2x7000 7000 7000 7000 7000 6x7000 42000 175000 10 11 12 14 7000 7000 66500 15 16 Hình I-5 Hệ giằng cột 17 18 24 25 26 24 25 26 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN KHUNG NGANG LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC KHUNG II.1.1 Kích thước theo phương thẳng đứng  Từ nhịp nhà L = 21m, dự kiến chọn kích thước cầu trục có nhịp cầu trục Lct = 19m  Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang H2 = Hc + 100 = 1880 + 100 = 1980mm = 1.98m Với: Hc = 1880mm : khoảng cách từ đỉnh ray đến xe ( tra catalo cầu trục ) H = H1 + H2 = 6.6 + 1.98 = 8.58m Trong đó: H1 = 6,6(m) chiều cao đỉnh ray  Chiều cao cột trên, tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Ht = H2 + Hdc + Hr = 1.98 + 0.7 + 0.12 = 2.80m Trong đó: Hdc: Chiều cao tiết diện dầm cầu trục 1 H = ×B= ×7=0,7(m) dc 10 10 Hr: chiều cao ray đệm Hr = 0.12 m  Chiều cao cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt vai cột: Hd = H – Ht + H3 = 8.58– 2.8 + = 6.78m  Chọn Hd = 6.8 m Trong đó: H3 = 600 – 1000mm, phần cột chôn bên cốt mặt H3 = 1000mm  Khoảng cách từ mép cột đến trục định vị: a = ( sức trục Q 20 )= m 1 (Ht +Hd (3+6,8)=0,49(m)  Chọn hd = 0.7 20  Kiểm tra khe hở an toàn: D =  + a - h – B1 = + - 0.7 – 0.2 = 0.1m = 100mm Hình II-2 Kích thước phương ngang > 75mm Tiết diện xà mái  Kích thước tiết diện xà mái vị trí gần cột ( nách khung ): 1 h  L= ×21 = 0,525(m)  Chọn hd1 = 0,7 (m) d1 40 40  Kích thước tiết diện đoạn hd2 hd1 0,6.0,7 0, 42(m) Chọn hd2 = 0,45 (m) Tiết diện vai cột Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục ( lực tập trung áp lực cầu trục trọng lượng thân dầm cầu trục, trọng lượng ray, dầm hãm hoạt động tải cầu trục) nhịp dầm vai Sơ chọn tiết diện dầm vai  Chiều dài vai (từ mép cột đến cạnh vai cột): Lv =  - hc + 0.15 = – 0.7 + 0.15 = 0.45 (m) Chọn chiều cao dầm điểm đặt Dmax = 0.35 m (thỏa mãn điều kiện > 0.5hd)  Chiều cao tiết diện vai cột  hv ≥  - h = – 0.7 = 0.3 (m), chọn hv = 0.7 (m)  Bề rộng tiết diện vai cột bv = b = 0.35m  Bề dày cánh vai cột t ( 1 )h v ( 1 ) 70 (710)m 70 100 70 10 m w tw 8(mm) Chọn tw = 14mm  Bề dày bụng vai cột tf ≥ bv/30 = 350/30 = 11,67mm tf ≥ tw Chọn tf = 18mm II.1.3 Kết cấu mái cửa mái Kết cấu cửa mái     Chiều cao kết cấu cửa mái: Hcm = 1.35m Nhịp kết cấu cửa mái: Lcm = 2m Độ vươn công xôn dầm cửa mái: La = 1m Tiết diện kết cấu cửa mái (cột dầm): Dùng thép hình chữ I Độ dốc nước mái, chiều cao mái  Độ dốc thoát nước mái: Mái lợp tơn, độ dốc nước i = 12 % Với i = 12%, i = tgα, góc nghiêng mái α = 6o51’  Chiều cao mái: Chiều cao từ điểm giao cánh dầm mái với cánh cột đến đỉnh dầm mái H 0,1 1, 26(m) (thay đổi TD)  Chiều cao mái ứng với đoạn dầm mái m Hm1 L.tg/ 2L Ld1.tg i 2 4,8.0,120, 58(m)