Đồ Án kết cấu thép hệ giằng kết cấu bao che trong nhà công nghiệp

1.4.2 Theo phương ngang Khung ngang gồm cột, dầm vì kèo thường có tiết diện là thép chữ L Cột có tiết điện không đôi liên kết với móng là lien kết ngàm đề giảm chuyên vị ngang, liên kết

TRUONG DAI HOC TON DUC THANG

BAI HOC TON BUC THANG

TON DUC THANG UNIVERSITY

DO AN KET CAU THEP

GVHD: BUI QUOC BAO SVTH: TRUONG QUANG NHO MSSV: 82000503

LOP: 20080102

1.4 Sơ bộ kích thước của khung ngang - - 21 1212211212121 221 22121222112 211211 21151111101 k ng cay 4 1.4.1 Theo phương đứng: 0 2c 21122121121 112121 1551121111211 201 1112111212111 11 1012151811120 k rệt 4 1.4.2 Theo phương ngang - 0 211211212 12121121 1101211101111 211 2111111112112 15101 1021101551111 ca 6

1.5 Xác định tải trọng tác dụng lên khung 320122221 122122121 1111221151 21121 211 01111211 ray 9 1.5.1 Tĩnh tải - 22522212121 2221ccE E2 22t E222 2212 are 9 1.5.2 Hoạt tải 0 2n 2nt 2222122222222 g2 rrerree 10 1.6 Các tải trọng cầu trục ch nh 2221222122212 ng na 11

2.5 Thiết kế cột thép 2n n2 22 12211211 rrto 2.5.1 Chiều dài tính toán cột 5- 222122221 2 221222122222 erere 66 2.5.2 Thiết kế cột chịu nén lệch tâm ©22-22222122112221227122122222222 xe 67 2.6 Thiết kế các chỉ tiết liên kẾt - 252222 22112221122221222222112222222 xe 71

SVTH: Trương Quang Nho MSSV:82000503 2

2.6.1, Thiết kế chân cột liên kết cột với móng ả s2 nh n ng He ren 71 2.6.2 Thiết kế liên kết kèo với cột (nách khung) 22 2 nh gH Hư ren 83 CHƯƠNG 3: HỆ GIẢNG, KẾT CẦU BAO CHE TRONG NHÀ CÔNG NGHIỆP 89

3 HG pian gs cece ces cecsessesesessesesecssererssenessrseressssesersetesersevsrersevsretesverereseteetevsvietenteetees 89 3.2 Thiết kế hệ giằng mái: n2 212212121 rryờg 89

Ea n./ia4ẢÝ

3.4 Tải trọng gió tác dụng vào các nút

3.5 Tải tập trung tại Các TIÚT c2 1201211212121 1 11111111111 211 21111111 112112011251 tt rệt

3.6 Nội lực trong các thanh giằng mái 2 3 2H 22212221 11x ren 91

3.7 Nội lực trong các thanh giảng CC 92 3.8 Kiểm tra khả năng chịu lực của hệ giẳng ng dyu 93 3.8.1 Hệ giằng mái HH 22122211 ng 93 3.8.2 Hệ giằng CỘT Un nnn HH 2g 2 2n ng He nuườn 94 3.9 Thiết kế kết cầu bao che 22252222 1221122122221222122222212222 re 95 3.91 KẾ cấu mải Ặ.2222 2212222 122222 2222k

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

CHƯƠNG 1: KÍCH THƯỚC SƠ BỘ, TẢI TRỌNG VÀ NỌI LỰC

KHUNG NGANG 1.1 Số liệu kích thước và tải trọng

\ ca Bưó So Vu Ler Hạ Cc Loại cầu | Số cầu » “ ¬ Loại địa fit T trụ trụ cột B bước địa hình

E: Moodun đàn hồi Young

fy: Cường độ tiêu chuân theo giới hạn chảy

fu: Cường độ tiêu chuẩn theo sức bền kéo đứt

Các vật liệu khác tự chọn gồm: buloong liên két/neo/dinh vị; que hàn, tôn và xà 26

Theo muc 6.1.4 TCVN 5575-2012, lay là cường độ tiêu chuẩn lay theo giới han chảy nhỏ nhất

và là cường độ tiêu chuẩn theo sức bền kéo đứt nhỏ nhất được đảm bảo của thép

Thép tâm —Sô hiệu SS 400

¬ Tu Cường độ tính toán

Trạng thái làm việc Kí hiệu = - ———

Công thức Giá trị (Mpa)

Kéo, nén, uốn f f=fiiy 223

Trượt f, f, =0.S8/,' 3, 130

Ép mặt lên đầu mút f, f=f./) 364

Bảng 1.3: Thông số vật liệu thép tâm SS400

1.2.2 Thông số kỹ thuật của cầu trục

Tra catalog cầu trục TRDG ( Top Running Double-box Girder Crane Specifications), có sức

Khoang hai banh xe cau truc mm 3200

Khoảng cách tir dinh ray dén diém cao nhật của câu mm 1040

Bang 1.4: Théng s6 cdu truc

1.3 Tiéu chuan thiét ké

TCVN 2737-2023 Tai trong va tác động — Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 5574:2018 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép — Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 5575:2012 Kết cấu thép — Tiêu chuẩn thiết kế

Hướng dẫn đồ án kết cấu thép — Tác giả: Th.S Lê Văn Tâm

1.4 Sơ bộ kích thước của khung ngang

1.4.1 Theo phương đứng:

> Kích thước sơ bộ khung ngang:

Hinh 1.1: Kich thuoc ngang so b6 khung ngang

> Chiều cao phần cột dưới:

1.4.2 Theo phương ngang

Khung ngang gồm cột, dầm vì kèo thường có tiết diện là thép chữ L Cột có tiết điện không đôi

liên kết với móng là lien kết ngàm đề giảm chuyên vị ngang, liên kết cứng với kèo

Ta có BW (building width): Chiều rộng nhà

Chiều cao tiết diện ngang lớn nhất và bé nhất của dầm vì kèo

Chiều cao tiết điện đầm vì kèo (rường ngang): Dầm vì kèo thường có tiết điện thay đôi để phủ hợp với nội lực Tại nách khung, dầm vì kèo có chiều cao tiết điện to nhất (chiều dày bụng và kích thước cánh không đổi)

> Kiếm tra khe hở an toàn giữa cột và đầu cầu trục:

[ TOP-RUNNING DOUBLE-BOX GIRDER CRANE

- : là khe hở giữa câu trục và cột

-_ H= 150 mm: là khoảng cách từ tim rây đến đầu mút của câu trục

d, g x z Xx

- = 200 mm: là chiêu cao tiết diện xà gỗ vách

> Chon BW = 23m hop li 1.5 Xác định tải trọng tác dụng lên khung

A Mai

oo p 30 (daNm”)= 0.3 (kNmˆ) -

Đôi với mái nhẹ: (TCVN 2737:2023 Tải trọng và tác động —

Tiêu chuẩn thiết kế)

Hoạt tải mái (giá trị tính toán) tác đụng lên đầm vì kèo:

Loại tải trọng | phần bồ R Tiêu Tiêu

(KNm)| “S# chuan 2 | Tinh toán chuan +' | Tính toán

Hoạt tải người 0.3 13 0.15 0.20 0.30 0.39 Hoạt tải khác 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00

: là hệ số tin cay (hệ số vượt tal) cua cau truc

* B=8 m: la nhip cha dam dé cau truc (chinh là bước cột)

= W=3200 mm = 3.2 m là khoảng cách giữa 2 bánh xe câu trục

Đề đơn giản, ta nhập luôn phần TLBT của dầm đỡ cầu trục và ray vào phân tải trọng đứng của

cầu trục (Với cầu trục có sức nâng dưới 25 tấn, trọng lượng dầm đỡn cầu trục và ray: Wiw=

I : Khối lượng xe con

5, : Khối lượng cầu trục

- Gia tri tiéu chuẩn của lực xô ngang được tính như sau:

cơ sở tinh bằng đaN/m?

là hệ số kế đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại độ cao

® _ b là chiều rộng của nhà (không kê khối đề), vuông góc với hướng gió;

® h là chiều cao của nhà

Hệ số

Trong đó:

© a độ cao gradient, dugc xac định phụ thuộc vào dạng địa hình

s _Z là hệ số dùng trong hàm lũy thừa đối với vận tốc gió 3s lay theo Bang 8

Tải trọng gió phân bố đều trên kèo: ta có mà hướng về an toàn

Cấu kiện dưới trên tâm cao gió Tiêu Tính

Z„(m) Z.(m) td Z, theođộ chuẩn toán

Zw cao k

Trọng lượng bản thân kết cấu là tải trọng thường xuyên — ton tại cùng với công trình Các hoạt

tai (tai trong tạm thời) có lục xuất hiện và có lúc mất đi Do đó tại một thời điểm tải trọng tác

dụng lên công trình là khác nhau Xem xét tất cả các tô hợp tải trọng có thê xảy ra tác dụng lên

công trình Có 2 dạng tô hợp: tô hợp cơ bản và tô hợp đặc biệt

-_ Tổ hợp cơ bản được phân thành 2 nhóm nhỏ: Tổ hợp cơ ban 1 (tô hợp chính): tĩnh tải +

1 hoạt tải, Tô hợp cơ bản 2 (tô hợp phụ): tĩnh tải + >2 hoạt tải

-_ Đối với các tô hợp cơ bản theo công thức (1), giá trị hệ số tô hợp của các tải trọng tạm thời ngắn hạn ứ, được láy như sau:

Ú,¡=1.0;,;=0.9;0, =U, ,=:::=0.7

Trong đó:

+ Ứ,¿ là hệ số tô hợp của tải trọng tạm thời ngắn hạn chủ đạo (theo mức độ ảnh hưởng);

+ Ứ,; là hệ số tô hợp của tải trọng tạm thời ngắn hạn thứ hai;

+ 1,;;1, „ là các hệ số tổ hợp của các tải trọng tạm thời ngắn han còn lại Nguyên tắc tô hợp tải trọng cân lưu ý đối với nhà xưởng một tầng — một nhịp, có cầu trục: -_ Khi có tải trọng đứng của cầu trục | Đừy,; Dau) thì không nhất thiết phải có lực xô ngang địa)

-_ Khi có lực xô ngang (của câu trục) thì bắt buộc phải có tải trọng đứng

-_ Tổ hợp tải gồm tĩnh tải + tải trọng đứng + lực xô ngang của câu trục thuộc nhóm tô hợp

cơ bản Í (vì chỉ có một tác nhân gây hoạt tải)

-_ Trong một tổ hợp tải bat kỳ, không thê có lực xô ngang hoặc gió từ 2 phía 1.8 Tổ hợp tải trọng

Tai mai va gió

Loai tai Kí hiệu Tĩnh tải mái và vách TT

Hoạt tải mai chat day HT

Gio theo phuong ngang nha + GN+

Gió theo phương ngang nhà — GN-

Loại tải Gió theo phương dọc nhà + Gió theo phương dọc nhà — Tải cầu trục

Xe con đứng sát mép phải

Xe con đứng sát mép trái

Xe con câu vật nặng và đi sang phải

Xe con câu vật nặng và đi sang trái

> Tổ hợp tải trọng 2d và 3d

Kí hiệu GD+ GD-

CT1 CT2 CT3 C14

0.9 0.9 0.9 0.9 0.9

0.9 0.9 0.9 0.9

1.9 Chạy Sap2000 khung 2d

Hình l5 Mô hình khung ngang 3D

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

Hình 1.6 Tiết diện khung

Hinh 1.7 Tĩnh tải và vách mái

Hình 1.8 Hoạt tải

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

Hình 1.10 CT2

Hình 1.11 CT3

Hình 1.12 CT4

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

Hinh 1.13 GN+

Hinh 1.14 GN-

Hinh 1.15 Biéu dé bao moment

Hình 1.16 Biểu đồ lực dọc

Hình 1.17 Biếu đồ lực cắt

Ề Kiếm tra điều kiện chuyến vị:

Hình 1.18 Số thứ tự nút và thanh trong khung

Hình 1.19 Chuyển vị tại nút 5 khung phẳng

_——— mm

Hình 1.20 Chuyển vị tại nút 2 khung phẳng

Hình 1.21 Chuyển vị tại nút 3 khung phẳng

Kiêm tra các điêu kiện ràng buộc về chuyền vi:

Joint OutputCase U/„z.(m) — U;„¿ (m)

2 Combo 4 0.01547

3 Combo Š -0.01547

5 Combo 11 -0.01305

Bang 1.8 - Chuyén vi lon nhat theo phương x, z

* Chuyén vị ngang tại mép mái:

II Thỏa

s Chuyến vị đứng tại đỉnh khung:

I Thỏa

2.1 Tính tải gió khung nhà bằng 3d

Gió phương Y

Ề Gió vách tường

Mặt đứng khi e<d:

* Hệ số khí động của vách * Hệ số khí động của mái

Hệ số Giá trị Hệ số Giá trị > Gib mai

10,1 5,05 113 10,1 5,05 113 10,7 5,34 11,3 10,7 5,34 113 10,7 5,34 113 10,3 10/21 11,3 10,3 10,21 11,3 11,3 10,79 11,3 11,0 10,56 11,3 11,3 11,14 11,3

Hệ số áp lực gió theo độ cao k 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743

Tải gió (KN/m?)

Tiêu Tính

chuẩn toán

0,50 1,05 -0,25 -0,52 -0,82 -1,72 -0,54 -1,14 -0,34 -0,72 -1,12 -2,35 -0,80 -1,68 -0,39 -0,83 -0,40 -0,84 -0,43 -0,90

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo

Ề Gió mái

Đồ Án Kết Cấu Thép

* Hệ số khí động của mái

Xe con đứng sát mép trái, câu vật nặng và đi sang trái

Xe con đứng sát mép trái, câu vật nặng và di sang phải

Xe con đứng sát mép phải, cầu vật nặng và di sang trái

Xe con đứng sát mép phải, câu vật nặng và đi sang phải

Tổ hợp tải trọng: CTA= (CTA1, CTA2, CTA3, CTA4)

Độ cao

Hệ số áp lực gió theo độ cao k 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 0,743 Tải gió (KN/m?)

Tiêu Tính

chuẩn toán

0,50 1,05 -0,25 -0,52 -0,82 -1,72 -0,54 -1,14 -0,34 -0,72 -1,08 -2,26 -0,89 -1,86 -0,47 -0,99 -0,40 -0,85

CTAI Dmaxtrai, Tmaxphat CTA2 Dmaxphai, Tmaxphai CTA3 Dmaxphai, Tmaxtrai CTA4

Mô hình khung nhà xưởng 3d

Gia thuyết chọn:

-_ Độ dốc mái i=l0%

Các thanh chống dọc của giẳng cột lần lượt có tiết điện CH§ 1405 tức (21405), làm từ mác

thép 5275 có ƒ y=275 MPa (f=250 MPa)

Các thanh giằng xiên của hệ giằng mái và giẳng cột có làm từ théo tròn đặc, mác SS400, có fy

= 245 MPa, fu = 400 MPa, đường kính 225 (giằng mái) và Ø32 (giằng cột) Gia thuyết chọn

gang xiên mái, giằng xuyên cột

Ề Mô hình 3d nha xưởng chạy bằng sap2000

Hình 1.22 Mô hình khung 3đ

Hình 1 23 Tĩnh tải

Hình 1 23 Hoạt tải

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

Hinh 1.24 GN+

Hinh 1.25: GN-

Hinh 1.26: GD+

Hinh 1.27: GD-

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

Hinh 1.28: CTI

Hinh 1.29: CT2

Hình 1.30: CT3

Hình 131: CT4

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

Hình 1.32: Biếu đồ bao

Hình 1.33: Biểu đồ lực bao cắt

Chọn khung ngang thứ 2

Hình 1.34 Biểu đỗ bao lực đọc

Hình 1.35 Tĩnh tải

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

Hình 1 36 Hoạt tải

Hình 137 GN+

Hình 1.38 GN-

Hinh 1.39 GD+

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

Hình 140 GD-

Hình l41 CTI

Hình 1.42 CT2

Hinh 1.43 CT3

GVHD: PGS-TS Bùi Quốc Bảo Đồ Án Kết Cấu Thép

Hinh 1.44 CT4

Hinh 1.45 Biéu dé bao moment

Hình 1.46 Biểu đồ bao lực cắt

Hình 1.47 Biểu đỗ bao lực đọc

Ề Kiếm tra điều kiện chuyến vị:

Hình 1.48 Số thứ tự nút và thanh trong khung

Hình 1.19 Chuyển vị tại nút 5 khung phẳng

Hình 1.20 Chuyển vị tại nút 2 khung phẳng

Hình 1.21 Chuyển vị tại nút 3 khung phẳng

Kiêm tra các điêu kiện ràng buộc về chuyền vi:

Joint OutputCase U;„¿(m) U;„¿ (m)

73 Combo 10 0.0159

76 Combo 9 -0.0159

74 Combo 11 -0.04132 Bang 1.8 - Chuyén vị lớn nhất theo phuong y, z

* Chuyén vị ngang tại mép mái:

II Thỏa

s Chuyến vị đứng tại đỉnh khung:

[II Thỏa

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KÉT CẤU KHUNG NGANG

2.1 Thiết kế đầm vì kèo

2.1.1 Tính toán các tiết diện ngang

s* Một số quy định chung

Chiều cao thiết điện (hay chiều cao bản bụng) dầm vì kèo được thay đôi dé phù hợp với nội

lực, nhưng nên đảm bảo:

Chiều cao tiết điện lớn nhất được chọn sơ bộ trước khi phân tích nội lực khung, đối với nhà xưởng có cầu trục nhẹ, ta thường có:

Đối với đầm tô hợp hàn, chiều cao danh nghĩa của tiết điện thường được đồng nhất với chiều cao cua ban bung

Ti số giữa chiều rộng cánh và chiều dày cánh, chiều cao bụng và chiều dày bụng phải đảm bảo

điều kiện ễn định cục bộ Trong mọi trường hợp, phải chọn:

Khi chọn tiết diện đầm vì kèo, nên đảm bảo các quy định sau:

1.0 <+ <2.5

t b, 2150mm

2.2 Tính toán kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền

Do chỉ có chiều cao tiết diện dầm được thay đổi nên ta sẽ tính toán và chọn cả 4 kích thước của tiết điện tại vị trí có moment uốn lớn nhất, còn tại các tiết diện khác, ta chỉ thay đổi chiều cao bản bụng và tiễn hành các bài toán kiểm tra:

Hinh 1.1; Hình biểu thị các thanh trong khung

Nội lực tính toán (tại vị trí nách khung):

Lay tir két qua phân tích khung SAP2000: và

Moment min va Moment max va Lực cat

` Mxtcắc lực cắttươngứng lực cắt trơng ứng max

(kNm) (KN) (kNin) (KN) (KN)

0 -229.14 -53.21 352.19 88.77 88.77

87 2.74 -102.67 -39.17 147.72 61.03 61.03 5.48 -22.32 -25.59 31.55 36.45 36.45

88 0 -22.32 -2407 31.55 37.96 37.96