đồ án kết cấu thép thiết kế khung nhà công nghiệp một tầng 2

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGKHOA XÂY DỰNG

- -ĐỒ ÁN

KẾT CẤU THÉP

GVHD: PHẠM XUÂN TÙNGSVTH: NHÓM 8

LỚP : 62-XD1

Khánh Hoà, ngày 4 tháng 4 năm 2023

Trang 2

THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNGĐỀ BÀI:

Nhà công nghiệp một tầng bằng thép mặt bằng hình chữ nhật có nhịp là L =30m Nhà có cầu trục chế độ trung bình, sức trục là Q = 30T Chiều caođỉnh ray cầu trục là H1 = 9.2m Vùng gió IA Xem cột liên kết với móng tạicao trình 0.000 Mái lợp bằng panen bê tông cốt thép Bố trí và thiết kếkết cấu chịu lực cho công trình nói trên bao gồm:

YÊU CẦU:

- Xác định kích thước, bố trí và tính toán cột của hệ khung chịu lực.- Xác định kích thước và tính toán hệ dàn mái.

Trang 3

PHẦN 1

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG

I SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

- Nhịp nhà: L = 30m.- Bước khung B = 12m

- Cao trình đỉnh ray: H1 = 9.2m.- Sức trục: Q = 30T.

- Gió vùng AI: Có qo =55daN/m2.

II SỐ LIỆU TRA BẢNG:

 Từ các số liệu thiết kế:

Tra bảng của cầu trục ta chọn được cầu trục như sau: Loại ray thích hợp: KP – 70

 Chiều cao gabarit của cầu trục (tính từ đỉnh ray đến điểm cao nhất của cầu trục) Hc = 2750mm;

 Bề rộng cầu trục: Bk = 6300mm;

 Nhịp cầu trục: (khoảng cách giữa tim 2 đường ray): Lk = 28.5m.

 Khoảng cách từ tim ray đến mút ngoài cùng của cầu trục: B1 = 300mm. F = 850mm.

 Khoảng cách 2 trục bánh xe: T = 5100mm. Pmax = 34.5T

 Gxe = 12T G = 62T

Trang 4

III XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG:

1 Cột trên :

 Chiều cao Gabarit cầu trục: Hc = 2750mm.

 Khe hở phụ, xét độ võng của kết cấu, chọn f = 300mm.

 Khoảng cách từ mặt ray đến đáy kết cấu chịu lực (cánh dưới của dàn): H2 = (Hc + 100) + f = 2750 + 100 + 300 = 3150mm.

 Chiều cao dầm cầu trục: Hdct =(18÷

10)×Lnhịp dầm=(18 ÷1

10)×12 = (1.5÷1.2)  Vậy chọnHdct= 1.2m

 Chiều cao ray và đệm: Hr = 200mm. Chiều cao đỉnh ray: H1 = 9200mm.

 Kích thước thực của cột trên Ht từ vai đỡ dầm cầu trục đến dạ vì kèo: Ht = H2 + Hdct +Hr = 3150 + 1200 + 200 = 4550mm.

2 Cột dưới.

 Không bố trí đoạn cột chôn dưới đất:Hm = 0.

 Chiều cao của xưởng, từ nền nhà đến đáy của vì kèo: H = H1 + H2 = 9200 + 3150 = 12350mm Hd = H – Ht + Hm = 12350 – 4550 + 0 = 7800mm

Hình 1.1: Sơ đồ khung ngang

Trang 5

IV XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG:

 Khoảng cách từ mép cột trên đến trục định vị:Với nhà có cầu trục Q = 30T chọn a = 250mm. Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị:

λ = L − Lk

30 − 28.5

 Kích thước phần đầu: B1 = 300mm.

 Khe hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong cột: D = 65mm.Chiều cao tiết diện cột trên:

ht =(110 ÷1

12)× Ht =(110 ÷1

Trang 6

 Trọng lượng các lớp mái:

 Quy tải các lớp mái thành tải phân bố đều:

 Ta có độ dốc: i =110  cos α = 0.995  α = 5.70

 Suy ra:

gmt c = 337

0.995 = 338.7 (daN/ m2

); gmt t = 381.4

0.995 = 383.3 ( daN/ m2

).2 Trọng lượng bản thân dàn

 Theo công thức kinh nghiệm (mục 1.b/trang 14)

II TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CỘT:

1 Trọng lượng dầm cầu trục.

Trang 7

 Trọng lượng dầm cầu trục tính theo công thức: Gdct= αdct¿ Ldct2

 Với sức trục Q = 30T ta chọn αdct = 30, Ldct = B = 12m  Gdct = 30×122 = 4320 (daN)

Mdct = Gdct¿ hd

2 = 4320 ¿ 1

2 = 2160 (daN.m)

2.Hoạt tải sửa chữa: 75 daN/m2

III HOẠT TẢI MÁI :

 Sử dụng mái Panel bêtông cốt thép nên ta lấy hoạt tải mái Q = 75(daN /m2)

0.995 ×1.3 = 97.989 (daN/ m2

Hoạt tải mái dồn về 1 khung thành tải phân bố đềuQtt= Qtt0×B = 97.989×12 = 1 175.86 (daN/m).

III ÁP LỰC CẦU TRỤC TÁC DỤNG LÊN CỘT:

 Sức cẩu của cầu trục:giả thuyết bài toán với Q = 30T, L = 30m, tra bảng ta có:

 B = 6300mm , , B1 = 300mm , Pmax = 34.5T Trọng lượng cầu trục: Gct = 62T.

 Trọng lượng xe con: Gxe con = 12T Số bánh xe con 1 bên : n0 = 2.

Từ các số liệu trên ta sắp xếp các bánh xe cầu trục như sơ đồ dưới đây.

Trang 8

Hình 2.1: Sơ đồ sắp xếp bánh xe

Từ các số liệu trên ta sắp xếp các bánh xe cầu trục như sơ đồ dưới đây.

o y4=12000−(600+600+5100)

o y3=12000−120012000 =0.9

o y2=12000−5100

12000 =0.575

Dmax=n ×nc×∑Pmaxc× yi

Trong đó:

 n = 1.2 hệ số vượt tải bằng

 nc = 0.85 tải trọng 2 cầu trục nhẹ và vừa (mục c trang 15)

 yi: tung độ tương ứng với vị trí xe con  Pmaxc : áp lực bánh xe lên ray (P1 ,max ;cP2, maxc )

¿1.2 ×0.85 ×[34.5 ×(1+0.9+0.575+0.475)]=¿ 103.8105(T) Mmax=51.905

Trang 9

Lực hãm của xe con:

Lực hãm của một bánh xe:

T1c=0.05 ×(Q+Gxe

no )=0.05 ×(30+122 )=1.05 (T )Áp lực ngang:

T =n × nc×T1×∑yi=1.2 ×0.85 ×1.05 × (1+0.9+0.575+0.475)=3.16 (T )

V TẢI TRỌNG GIÓ:

 Với áp lực gió vùng A, địa hình I ta tìm được: Áp lực gió tiêu chuẩn: qo = 55 (daN/m2). Hệ số vượt tải: n = 1.2 ; B = 12m  Tại cao trình 10 m: k = 1.19

Hình 2.2: Sơ đồ khung

 Áp lực gió tại cao trình 10m:

Q10đ = n× qo×k×c×B = 1.2×55×1.19×0.8×12 = 753.984 (daN/m).

Q10h = n× qo×k× c'×B = 1.2×55×1.19×(−0.6) ×12 = -565.488 (daN/m)

 Quy về tải phân bố đều:

Trang 10

 k16.05 = 1.3168 k12.35 = 1.2417 Suy ra:

Trang 12

2 Hoạt tải

3 Gió trái

SVTH: NHÓM 8 TRANG

Trang 13

4 Gió phải

5 Cầu trục 1

Trang 14

SVTH: NHÓM 8 TRANG

Trang 15

Tổ hợp combination:

Trang 16

BẢNG NỘI LỰC CỘT TRÊNBẢNG NỘI LỰC CỘT DƯỚI

PHẦN 3

THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT

 Cột trên và cột dưới coi như cấu kiện chịu nén lệch tâm trong mặt phẳng khung,

nén đúng tâm ngoài mặt phẳng khung

I CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ :

 Ht = 4550mm m, ht = 400mm; Hd = 7800mm, hd = 1000mm.; Jt / Jd = 1/10;

 C tính toán được xác định từ bảng tổ hợp nội lực.

 Chọn cặp nội lực nguy hiểm: tổ hợp số 28 với: N = -728.087(kN).

 M = 745.421(kN.m) Nnh = 1088.836(kN)

Trong đó:

N: lực dọc (Nmax cột trên).

γ = 7850 daN/c m3: trọng lượng riêng thép.K=(0.25-0.3): hệ số momen đối với cột trên.

φ = (1.4-1.8): hệ số cấu tạo.Ta có:

SVTH: NHÓM 8 TRANG

g = x φx γ x γ KxR

Trang 17

g c= 728.087

0.3 ×2.1 ×105× 1.5 ×78 5=1.36 (KN /m).

 Trọng lượng bản thân cột trên: Gc =1.36 ×5.7 = 7.752(KN)  Tải trọng dùng để tính toán: Nt = 728.807+ 7.752= 736.559(kN).