do an thep potx

®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ ĐỒ ÁN NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BẰNG THÉP A.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ. Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng,một nhịp với các số liệu cho trước như sau: - Nhịp khung ngang: L =24(m) - Bước khung (bước cột): B = 6(m) - Chiều dài nhà: b = 60(m) - Độ dốc mái: i =10%  17,5=⇒ α 099,0(sin = α ; )995,0cos = - Sức nâng cầu trục: Q = 6,3(Tấn), cần trục làm việc trung bình - Cao trình đường ray: 7,5(m) - Phân vùng gió II.B (địa điểm xây dựng: Hà Nội) có: áp lực gió 22 0 /95,0/95 mkNmdaNW == - Vật liệu thép CCT34 có : * Cường độ tính toán: 22 /21/210 cmkNmmNf == * Cường độ chịu cắt : 22 /12/120 cmkNmmNf v == * Cường độ chịu ép mặt: 22 /32/320 cmkNmmNf em == * Mođun đàn hồi: 2425 /10.1,2/10.1,2 cmkNmmNE == - Bê tông móng : B20 có 2 /15,15,11 cmkNMPaR b == 2 /09,09,0 cmkNMPaR bt == Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 1 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ B. THUYẾT MINH TÍNH TOÁN 1. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG. 1.1 Theo phương thẳng đứng. Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: )(01,12,081,0 2 mbHH kK =+=+= Với: = K H 0,81 - chiều cao gabarit cầu trục (tra theo catalo cầu trục) )(2,0 mb K = khoảng hở an toàn giữa cầu trục với xà ngang. Chiều cao của cột khung: (coi cao trình đáy cột ở cốt +0.00) )(51,801,15,7 21 mHHH =+=+= trong đó: )(5,7 1 mH = - cao trình đỉnh ray. Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: =++= rdctt HHHH 2 1,01+0,6+0,2=1,81(m) trong đó: dct H - chiều cao dầm cầu trục, chọn sơ bộ khoảng 1/8 ÷ 1/10 nhịp (0,6 ÷ 0,75 m).Chọn mH dct 6,0= r H - chiều cao của ray và đệm, lấy sơ bộ 0,2m Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên vai cột: =−= td HHH 8,51-1,81=6,7(m) 1.2 Theo phương ngang. Coi trục định vị trùng với trục đường trục của cột. Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: )(75,0 2 5,2224 2 1 m LL L K = − = − = trong đó: L = 24m - nhịp của khung K L = 22,5m - nhịp cầu trục, lấy theo catalo cầu trục. Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 2 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ Chiều cao cột chọn theo yêu cầu về độ cứng và cấu tạo: )56,042,0()20/115/1( mHh ÷=÷= . Chọn h=0,4m Khe hở giữa cầu trục với mép cột: mZhLz 16,05,02/4,075,02/ min1 =>=−=−= (tra theo catalo) 10107500 18106700 8510 750 22500 7500 24000 +0.00 +8.51 +9.71 +6.70 250 +0.00 i = 1 0 % Hình 1.1: Các kích thước chính của khung 2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG. 2.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải). Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt, xà gồ mái: 0,15 2 / mkN Trọng lượng bản thân xà ngang lấy sơ bộ khoảng 1kN/m Tổng tĩnh tãi phân bố đều tác dụng lên xà ngang: )/(04,21.05,16.15,0.1,1 mkNg =+= Trọng lượng bản thân của tôn t ường và xà gồ tường lấy như mái là 0,15 2 / mkN .Quy thành lực tập trung đặt ở đỉnh cột. G1= 1,1.0,15.6.8,51=8,425(kN) Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 3 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m. Quy thành tải trọng tập trung và mô men lệch tâm đặt tại cao trình vai cột: G2=1,05.1.6=6,3(kN) M=G2. 1 L = 6,3.0,75=4,725 (kN.m) 2.2 Hoạt tải mái. Theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái là 0,3 2 / mkN , hệ số vượt tải 3,1= p γ . Quy đổi thành lực phân bố đều trên xà ngang: )/(34,26.3,0.3,1 mkNp == 2.3 Tải trọng gió. Theo TCVN 2737-1995, Hà Nội thuộc phân vùng gió II-B, có áp lực gió tiêu chuẩn 2 0 /95,0 mkNw = , hệ số vượt tải 1,2. Căn cứ vào hình dạng, sơ đồ nhà ta có thể xác định các hệ số khí động của tải trọng gió theo chỉ dẩn dẫn xác định hệ số khí động (bảng 6)-TCVN2737 Ứng với 3546,0/ =Lh và 0 71,5= α nội suy được: 37,01 −=Ce ; 4,02 −=Ce ; Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 4 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ Ứng với 25,224/60/ >==Lb và 5,03546,0/ <=Lh lấy : 5,03 −=Ce Dựa vào bảng III.2 phụ lục ta xác định được hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình. Nội suy ta có: Đối với cột 96,0= c k ; đối với mái 99,0= m k -Tải trọng gió tác dụng lên cột: + Phía đón gió: 1,2.0,95.0,96.0,8.6=5,25(kN/m) + Phía khuất gió: 1,2.0,95.0,96.0,5.6=3,28(kN/m) - Tải trọng gió tác dụng lên mái: + Phía đón gió: 1,2.0,95.0,99.0,37.6=2,5(kN/m) + Phía khuất gió:1,2.0,95.0,99.0,4.6=2,71(kN/m) H=8510 Ce=+0,8 Ce3= -0,5 C e 1 = - 0 , 3 7 C e 2 = - 0 , 4 L=2400 Hình 2.1: Hệ số khí động 2.4 Hoạt tải cầu trục. Các thông số cầu trục nâng 6,3 tấn tra theo phụ lục như sau: Sức trục Q (T) Nhịp K L (m) Ch.cao gabirit K H (mm) Kh.cách min Z (mm) B ề rộng gabita K B (mm) B ề rộng đáy K K (mm) T.lư ợng cầu trục G(T) T.lượng xe con )(TG XC Áp lực max P (kN) Áp lực min P (kN) 6,3 22,5 810 160 3880 3200 9,22 0,59 48,7 16,7 Tải trọng cần trục tác dụng lên phương ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang xác định như sau: 2.4.1 Áp lực đứng của cầu trục. Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của hai cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định các tung độ i y của đường ảnh hưởng từ đó xác định áp lực lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột: Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 5 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ ∑ = i y 0,337+0,87+1,0+0,466=2,673 ∑ === )(7,121673,2.7,48.1,1.85,0 maxmax kNyPnD ipc γ ∑ === )(7,41673,2.7,16.1,1.85,0 minmin kNyPnD ipc γ Các áp lực minmax ; DD truyền vào vai cột và lệch tâm so với trục cột (trục định vị tâm cột) là mLe 75,0 1 == . Trị số momen lệch tâm tương ứng: ).(275,9175,0.7,121. maxmax mkNeDM === ).(275,3175,0.7,41. minmin mkNeDM === 0,87 1,0 0.466 0,337 3880 100 3880 2020 3200 780 3200 2800 pp p p Hình 2.2: Đường ảnh hưởng đẻ xác định minmax ; DD 2.4.2 Lực hãm ngang của cầu trục. Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray: )(72,1 2 )9,563.(05,0 )(05,0 0 1 kN n GQ T xc tc = + = + = Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột vào cao trình vai cột. ∑ === )(3,4673,2.72,1.1,1.85,0 1 kNyTnT i tc pc γ 3. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TIẾT DIỆN KHUNG. 3.1 Xác định sơ bộ tiết diện cột. 3.1.1 Xác định chiều dài tính toán. Do sức nâng của cầu trục là không lớn nên chọn phương án cột tiết diện không đổi. Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 6 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột tiết diện không đổi xác định theo công thức sau: Hl x . µ = • Xác định hệ số chiều dài tính toán µ . tỉsố độ cứng đơn vị giữa xà và cột: 3546,0 24 51,8 .1 . . : cot cot ===             = LI HI H I L I n xaxa (giả thiết momen quán tính của tiết diện xà và cột là như nhau) Trường hợp cột liên kết ngàm với móng. 36,1 14,0 56,0 = + + = n n µ Suy ra: )(574,1151,8.36,1 ml x == Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung ( y l ) lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà ( dầm cầu trục, giằng cột, xà ngang ). Gỉa thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ C tại cao trình +3.500, tức là khoảng cách từ cột móng đến dầm hãm, nên ml y 5,3= . 3.1.2 Xác định sơ bộ tiết diện. Chiều cao tiết diện cột h được chọn sơ bộ theo yêu cầu về độ cứng và cấu tạo: mHh )567,0425,0()20/115/1( ÷=÷= , chọn h=0,42 m. Theo các điều kiện về cấu tạo và ổn định cục bộ chọn được kích thước tiết diện cột như sau: * cmcmt w )6,042,0(6,042)100/170/1( ÷=≥÷= , chọn cmt w 9,0= . * cmhb f )216,12()5,03,0( ÷=÷= , chọn cmb f 20= . * wfff ttEfbt ≥≥ ;/ , cmt f 63,010.1,2/21.20 4 ==→ , chọn cmt f 1= * cmthh fw 401.242.2 =−=−= Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 7 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ Vậy chọn sơ bộ tiết diện cột: - Chiều dài bụng )(40 cmh w = - Chiều dày bụng )(9,0 cmt w = - Bề rộng cánh )(20 cmb f = - Bề dày cánh )(1 cmt f = 200 1040010 420 9 x x y y Hình 3.1: Tiết diện cột 3.1.3 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện cột. * A= 42.0,9+2.20.1=76 ( 2 cm ) *                 +++= ff f w ff ww x tb t h tb ht I 2212 . .2 12 . 2 3 3 )(7,216761.20. 2 1 2 40 12 1.20 .2 12 40.9,0 4 2 33 cmI x =               +++=⇒ * )(76,1335 12 20.1 .2 12 9,0.40 12 . .2 12 . 4 33 3 3 cm bt th I ff ww y =+=+= * )(22,1032 42 2.7,21676 2 3 cm h I W x x === * )(770 2 1 2 40 .1.20 2 40 .9,0. 2 40 22 2 2 3 cm t h tb h t h S f w ff w w w x =       ++=         ++= * )(89,16 76 7,21676 / cmAIi xx === ; )(19,4 76 76,1335 / cmAIi yy === * 5223,68 89,16 4,1157 === x x x i l λ ; 4853,83 19,4 350 === y y Y i l λ * 167,2 10.1,2 21 .5223,68/. 4 === Ef xx λλ ; 640,2/. == Ef yy λλ Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 8 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ 3.2 Xác định sơ bộ tiết diện xà ngang (xà dầm). Vì nhịp khung là 24m nên ta chọn phương án chia xà ngang thành 2 đoạn. Dự kiến đoạn xà gần gối dài 4m, có dạng hình nêm, độ cứng đầu và cuối đoạn là 1 I và 2 I (giả thiết độ cứng của xà và cột tại vị trí liên kết xà-cột là như nhau, tức 1 I = cot I ). Đoạn còn lại tiết diện không đổi và có độ cứng là 2 I . Giả thiết 1 I / 2 I =2,8 , suy ra: )(68,77418,2/7,216768,2/ 4 12 cmII === Chọn phương án thay đổi tiết diện bằng cách thay đổi chiều cao bản bụng, ta có: )(68,7741 2212 . .2 12 . 4 2 2 3 3 2 2 cmtb t h tb ht I ff f w ff ww =                 +++= giải phương trình bậc ba trên ta được : cmh w 62,24 2 = chọn 2w h =25cm I COT I 1 I 2 I 2 I COT Vi tri thay dôi tiêt diên Hình3.2: Cấu tạo khung 200 1025010 9 x x y y 270 Hình3.3: Tiết diện đoạn xà 2 4. SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG. 4.1 Sơ đồ tính. Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 9 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ Sơ đồ tính là khung phẳng có mái dốc (hình vẽ), liên kết ngàm với móng, liên kết cột với xà và liên kết tại đỉnh xà là cứng. Trục khung trùng trục định vị. Sử dụng phần mền SAP2000 để tính toán, tiết diện và tải trọng khai báo được tính toán sơ bộ như bên. Vi tri thay dôi tiêt diên Ðoan xa 2 Ðoan xa 1 I 2 I 2 I 1 I 1 I 1 I 1 I 2 4000 8000 8000 4000 24000 +0.00 +6.70 +8.51 +9.71 6700 1810 1200 Hình 4.1: Sơ đồ tính khung ngang 4.2 Các trường hợp tải trọng. H ình 4.2: Sơ đồ tính khung với tĩnh tải Hình 4.3: Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái nữa trái Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 10 [...]... do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải) Hình 5.13: Lực cắt do hoạt tải chất đầy (HT trái+HT phải) Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 17 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.14: Mômen do gió trái sang Hình 5.15: Lực dọc do gió trái sang Hình 5.16: Lực cắt do gió trái sang Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 18 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.17: Mômen do. .. thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.17: Mômen do gió phải sang Hình 5.18: Lực dọc do gió phải sang Hình 5.19: Lực cắt do gió phải sang Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 19 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.20: Mômen do áp lực cầu trục Dmax đặt trên cột trái Hình 5.21: Lực dọc do áp lực cầu trục Dmax đặt trên cột trái Hình 5.22: Lực cắt do áp lực cầu trục Dmax đặt trên cột trái Sinh viªn:... 1 6 Hình 5.1: Số hiệu thanh và điểm trong SAP Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 13 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.2: Mômen do tĩnh tải Hình 5.3: Lực dọc do tĩnh tải Hình 5.4: Lực cắt do tĩnh tải Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 14 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.5: Mômen do hoạt tải chất nữa mái trái Hình 5.6: Lực dọc do hoạt tải chất nữa mái... Hình 5.23: Mômen do áp lực cầu trục Dmax đặt trên cột phải Hình 5.24: Lực dọc do áp lực cầu trục Dmax đặt trên cột phải Hình 5.25: Lực cắt do áp lực cầu trục Dmax đặt trên cột phải Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 21 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.26: Mômen do lực hãm T đặt lên cột trái Hình 5.27: Lực dọc do lực hãm T đặt lên cột trái Hình 5.28: Lực cắt do lực hãm T đặt... Hình 5.7: Lực cắt do hoạt tải chất nữa mái trái Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 15 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.8: Mômen do hoạt tải chất nữa mái phải Hình 5.9: Lưc dọc do hoạt tải chất nữa mái phải Hình 5.10: Lực cắt do hoạt tải nữa mái phải Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 16 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.11: Mômen do hoạt tải chất đầy... đồ tính khung với tải trọng gió trái sang Hình 4.6: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió phải sang Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 11 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 4.7: Sơ đồ tính khung ngang với áp lực đứng Dmax lên cột trái Hình 4.8: Sơ đồ tính khung ngang với áp lực đứng Dmax lên cột phải Hình 4.9: Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang T lên cột trái Sinh viªn: §µo Kh¾c... tính khung với lực hãm ngang T lên cột phải 5.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần mềm SAP2000 Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu đồ, và bảng tổ hợp nội lực .Do khung có kết cấu đối xứng và tải trọng đối xứng nên ta chỉ tổ hợp nội lực và tính toán cho một nữa khung (chọn nữa khung bên trái) Số hiệu thanh (frame) và điểm (joint)... Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 22 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.29: Mômen do lực hãm T đặt lên cột phải Hình 5.30: Lực dọc do lực hãm T đặt lên cột phải Hình 5.31: Lực cắt do lực hãm T đặt lên cột phải Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 23 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS NGUYÔN TRäNG Hµ trang này để gh ép bảng thống k ê Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 24 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp... , bản bụng cột không bị mất ổn định t w 0,9  tw  cục bộ 7.2.4 Kiểm tra chuyển vị ngang ở đỉnh cột Sử dụng phần mềm SAP để tính toán, chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cột trong tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió trái là: ∆ x = −0,85 + 5,59 = 4,74(cm) ∆ x 47,4 1 = = 0,557.10 −3 < = 3,33.10 −3 H 8510 300 8.THIẾT KẾ XÀ NGANG 8.1 Đoạn xà 1 (tiết diện thay đổi) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực tính... c.φ y A Trước hết ta cần tính trị số momen ở 1/3 chiều cao cột dưới kể từ phía có mômen lớn hơn Vì cặp nội lực dùng tính toán cột là tại tiết diên dưới vai cột và do trường hợp tải trọng 1,4,7,9 gây ra nên trị số mômen tại tiết diện chân cột do các trường hợp tải trọng tương ứng gây ra là: M = −63,22 + 0,9(−70,57 − 5,34 − 13,76) = 143,92(kN m) 2.(185,08 − (−143,92)) M= − 142,92 = 75,42(kN m) 3 Sinh viªn: . cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.14: Mômen do gió trái sang Hình 5.15: Lực dọc do gió trái sang Hình 5.16: Lực cắt do gió trái sang Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 18 ®å ¸n. cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.17: Mômen do gió phải sang Hình 5.18: Lực dọc do gió phải sang Hình 5.19: Lực cắt do gió phải sang Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 19 ®å ¸n. thanh và điểm trong SAP Sinh viªn: §µo Kh¾c Êt - Líp: 46K3 -XD 13 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp ii gvhd: thS. NGUYÔN TRäNG Hµ Hình 5.2: Mômen do tĩnh tải Hình 5.3: Lực dọc do tĩnh tải Hình 5.4: Lực cắt do