Thuyết minh đồ án kết cấu thép II

Nhịp khung ngang: L= 27 m Bước khung: B= 6,5 m Sức nâng cầu trục: Q= 10T Cao trình đỉnh ray : + 7,3 m Độ dốc mái: i= 15% Chiều dài nhà: 90m Phân vùng gió: IIIB Địa hình: B Mác thép CCT38s , có cường độ: f= 23 kNcm¬¬2 fv= 13,34 kNcm¬¬2 Loại que hàn N42, khi tính toán coi như hàn tay hết, kiểm tra bằng mắt thường. Số lượng cầu trục nct= 2 cái. Bu lông liên kết và bu lông neo tự chọn. Bê tông móng cấp độ bền B20.

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN

KẾT CẤU THÉP II

- Loại que hàn N42, khi tính toán coi như hàn tay hết, kiểm tra bằng mắt thường.

- Số lượng cầu trục nct= 2 cái

- Bu lông liên kết và bu lông neo tự chọn

- Bê tông móng cấp độ bền B20

II XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH CHÍNH CỦA KHUNG NGANG

1 Lựa chọn dầm cầu trục, cầu trục, ray, lớp lót ray

Pmax(kN)

Pmin(kN)

Cầu trụcG(T)

Xe conGxc(T)

LK(m)

BK(mm)

KK(mm)

HK(mm)

Chiều cao dầm cầu trục chọn sơ bộ :

Xác định chiều cao cột và vai cột:

Chọn b = 300 mm là khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang

+ H2 =Hk + b = 0,96 + 0,3 = 1,26 (m)

 chọn H2=1,3 mChiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:

MẶT CẮT NGANG NHÀ

3 Theo phương ngang:

+ Chiều cao tiết diện cột chọn theo yờu cầu về độ cứng:

1 1 1 1 ( ) ( ).8,6 0, 43 0,57( )

4 Sơ đồ tớnh khung ngang:

Do sức nõng của cầu trục khụng lớn nờn chọn phương ỏn cột cú tiết diện khụngthay đổi, với độ cứng là I1 Xà 27m nờn chọn xà cú tiết diện thay đổi, dự kiến

vị trớ thay đổi tiết diện cỏch đầu xà 4,5m, độ cứng ở đầu và cuối xà là I1 và I2.Do nhà cú cầu trục nờn chọ kiểu liờn kết giữa cột khung với múng là ngàm tại mặt múng cốt ±0,000 Liờn kết giữa cột với xà ngang và liờn kết tại đỉnh xà ngang là liờn kết cứng Trục cột khung lấy trựng với trục định vị để đơn giản hoỏ tớnh toỏn thiờn về an toàn

9000 4500 27000

I1

I1

I1 I2

vị trí thay đổi tiết diện xà

4500 9000

SVTH:

4

SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG

III XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG

1 Tĩnh tải

Độ dốc mái i = 15% nên α = 8,530

a Mái và xà gồ, các lớp cách nhiệt:

Trên thực tế tải này truyền lên khung dưới dạng lực tập trung tại điểm đặt các xà

gồ, số lượng lực tập trung lớn hơn 5 nên ta có thể quy về tải phân bố lấy = 0,15kN/m2

qtt =1,1.0,15.6,5cos8,53o = 1,08 kN/m

b Tải trọng xà gồ tường và tấm tường:

Tải trọng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là0,15kN/m2 Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột :

Gtt = 1,1.0,15.6,5.8,6 = 9,22 (kN)

c Tải trọng bản thân dầm cầu trục:

Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m Quy thành tải tậptrung và mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột:

6,83kN 3,42kNm

9,22kN

1,08kN/m

9,22kN 1,08kN/m

2 Hoạt tải

a Hoạt tải sữa chữa

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

Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang:

Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thong qua dầm cầu trụcđược xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếpbánh xe của 2 cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định được các tung độ yicủa đường ảnh hưởng, từ đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhấtcủa các bánh xe cầu trục lên cột

Áp lực thẳng đứng lớn nhất do cầu trục truyền lên vai cột Dmax xác định theo đườngảnh hưởng phản lực:

67,727kN 35,864kNm

Dmax lên cột trái Dmax lên cột phải

c Hoạt tải do lực hãm ngang cầu trục

Theo bảng thông số về cầu trục:

1 max

Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm(cách vai cột 1,0m); cách đỉnh cột một đoạn y = 8,6– 6,3 – 1,0 = 1,3 m.

W 0: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn với W0 = 1,25 kN/m2 ( Gió III-B )

k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc theo dạng địahình; áp dụng dạng địa hình B , hệ số k được xác định:

+ Mức đỉnh cột, cao trình 8,6m  k1 = 0,966+ Mức đỉnh mái, cao trình 10,62 m  k2 = 1Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở xuống chân cột hệ số k lấy:

- Tải trọng gió lên cột :

+ Phía gió đẩy:

qđ = n.k1.Cđ.W0.a = 1,2.0,966.0,8.1,25.6,5 = 7,73 (kN/m)

+ Phía gió hút:

qh = n.k1.Ch.W0.a = 1,2.0,966.0,5.1,25.6,5 = 4,831 (kN/m)

- Tải trọng gió lên mái :.

+ Gió nửa trái:

GIÓ THỔI TRÁI SANG GIÓ THỔI PHẢI SANG

IV THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI

Tải trọng tínhtoán

0 0 0 0

x y

y

b Kiểm tra điều kiện bền xà gồ: f.

W

M W

M

y

y x

x td

tt x y

384 384 2,1.10 566, 07.10

tc y y

Từ kết quả tính toán nội lực như trên ta tiến hành lập bảng tổ hợp nội lực

để tìm ra trường hợp nội lực bất lợi nhất để tính toán tiết diện khung Với cộtSVTH:

14

ta xét 4 tiết diện: đầu cột, vai cột, 2 tiết diện chân cột Với xà ngang ta xét 3tiết diện: đầu xà, 1/3 xà, đỉnh xà Tại mỗi tiết diện có các trị số M, N, V.

Ta xét 2 loại tổ hợp

- Tổ hợp cơ bản 1: gồm tĩnh tải thường xuyên và 1 hoạt tải

- Tổ hợp cơ bản 2: gồm tải trọng thường xuyên và nhiều hoạt tải nhân với hệ

số tổ hợp 0,9

Kết quả cụ thể được ghi trong bảng tổ hợp

Quy ước chiều dương của nội lực

* Kiểm tra chuyển vị ở đầu cột

TABLE: Joint Displacements

V +

M +

n + V +

M +

xµ ngang cét

 Đảm bảo chuyển vị ở đầu cột.

* Kiểm tra chuyển vị ở đỉnh xà

Theo tiêu chuẩn kiểm tra với cặp tổ hợp : TH2 = TTTC + HTTC

trong đó : TTTC - tỉnh tải tiêu chuẩn

HTTC - hoạt tải toàn mái tiêu chuẩn

TABLE: Joint Displacements

* Biểu đồ nội lực do tĩnh tải

* Biểu đồ nội lực do gió phải

(N)

(Q)

VI THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN

1 Thiết kế tiết diện cột

a Xác định chiều dài tính toán

Chọn phương án tiết diện cột không đổi Với tỷ số độ cứng của xà và cột giả thiết là:

xa 

cot

I1I

b Chọn và kiểm tra tiết diện

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra nội lực tính toán:

  (1,9 0,1 m) 0,02 (6 m)        x 1,41

Từ đó : me =.mx =1,41.3,92=6,1 < 20 Vậy không phải kiểm tra bền

Với   x 1,79 và me = 6,1 Tra bảng IV.3 sách “Thiết kế khung thép nhà côngnghiệp một tầng, một nhịp, ta có : e 0,197

* Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra theo công thức:

   



x e

9,18.A 0,197.136,8 (kN/cm2)< fc =23 (kN/cm2)

* Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung:

Để kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung tínhtrị số mômen ở 1/3 chiều cao của cột kể từ phía có mômen lớn hơn Vì cặp nội lựcdùng để tính toán cột là tiết diện chân cột và do các trường hợp tải trọng (1,4,7,9) gây

ra nên trị số của mômen uốn tại tiết diện dưới vai cột tương ứng là 179,81 (kNm) (từbảng tổ hợp nội lực)

Trị số mômen tại 1/3 chiều cao cột dưới, kể từ tiết diện vai cột:

 y 101,6tra bảng nội suy  y 0,546

Do vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng kiểmtra theo :

Vậy tiết diện đảm bảo ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung

* Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng cột theo các công thức sau:

+ Với bản cánh cột : 0,8   x 1,79  4 nên  

0 f

A ' 2.0,8.36,6 2.(2.25) 158,5(cm ) A 136,8(cm )

Vậy không cần kiểm tra lại các điều kiện ổn đinh tổng thể

2 Thiết kế tiết diện xà ngang

SVTH:

31

2.1 Đoạn xà 4 m (đoạn xà tiết diện thay đổi)

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

 Vậy me=.mx <20 nên không cần kiểm tra theo điều kiện bền.

Tại tiết diện đầu xà có mômen và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra ứng suấttương đương giữa bản cánh và bản bụng theo công thức :

1 x

x w

VS 55,99.774,4

1,22.t 44328.0,8 (kN/cm2)

ở trên Sf là mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hòa x-x:

SVTH:

33

Sf = (20.1,6).(50-1,6)/2 = 774,4 (cm3)Vậy  td 17,2523.1,22 17,38 (kN/cm2) < 1,15fc = 1,15.23.1 = 26,45(kN/cm2)  Thỏa mãn

Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng :

4 0

Vậy tiết diện xà ngang chọn là đạt yêu cầu

2.2 Đọan xà 8m (tiết diện không đổi )

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

  



2 yc

x =  

2 x

Từ đó : me =.mx =0,79.17,78 =14,04 < 20 Vậy không phải kiểm tra bền

Tương tự trên cần kiểm tra ứng suất tương đương giữa bản cánh và bản bụng xàngang

1 x

x w

VS 2,96.454,4

0,1.t 14202.0,8 (kN/cm2)

ở trên Sf là mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hòa x-x:

Sf = (20.1,6).(30-1,6)/2 = 454,4 (cm3)Vậy  td 12,1823.0,12 12,18 (kN/cm2) < 1,15fc = 1,15.23.1 = 26,45(kN/cm2)