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.

ĐỒ ÁN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐT NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II KẾT CẤU THÉP II ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ - 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: III-B - Địa hình: B - Mác thép CCT38s , có cường độ: f= 23 kN/cm 2 f v = 13,34 kN/cm 2 - Loại que hàn N42, khi tính toán coi như hàn tay hết, kiểm tra bằng mắt thường. - Số lượng cầu trục n ct = 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 a. Cầu trục Với nhịp nhà L= 27m, sức trục Q = 10T (sức trục trung bình) và chọn λ=750mm, ta chọn cần trục có các thông số sau: Bảng các số liệu cầu trục Sức trục Kích thước gabarit chính L K (m) B K (mm) K K (mm) H K (mm) 10 25,5 4500 3800 960 180 77,3 27,7 11 0,833 b. Dầm cầu trục: b. Dầm cầu trục: Chiều cao dầm cầu trục chọn sơ bộ : SVTH: 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH 1 1 1 1 ( ). ( ).6,5 0,65 0,8125( ) 8 10 8 10 dct H B m= ÷ = ÷ = ÷ Chọn H dct =0,8m c. Ray và lớp lót ray: c. Ray và lớp lót ray: Lấy chiều cao ray và lớp đệm là 200= r H mm 2. Theo phương đứng: 2. Theo phương đứng: Xác định chiều cao cột và vai cột: Chọn b = 300 mm là khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang. + H 2 =H k + b = 0,96 + 0,3 = 1,26 (m) → chọn H 2 =1,3 m Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: + H= H 1 + H 2 + H 3 = 7,3+ 1,3+ 0= 8,6 (m). + H t = H 2 + H dct + H r = 1,3+ 0,8+ 0,2= 2,3 (m). + H d = H - H t = 8,6 – 2,3 = 6,3 (m) ChiÒu cao ®Ønh dµn m¸i : dmai L 27 H = × i = × 0,15 = 2,025 m 2 2 q= 10T ± 0.00 +7.30 +8.60 A B 1 5 % 1 5 % 7.30 1.30 27000 MẶT CẮT NGANG NHÀ SVTH: 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH 3. Theo phương ngang: 3. Theo phương ngang: + Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu về độ cứng: 1 1 1 1 ( ). ( ).8,6 0,43 0,57( ) 15 20 15 20 h H m = ÷ = ÷ = ÷ Chọn h = 0,5 m +Chọn trục định vị trùng với mép ngoài cột (a=0) → khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: 27 25,5 0,75( ) 2 2 k L L m λ − − = = = Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung: z = λ -h =0,75-0,5 =0,25 (m) > z min =0,18 m 4. Sơ đồ tính khung ngang: 4. Sơ đồ tính khung ngang: Do sức nâng của cầu trục không lớn nên chọn phương án cột có tiết diện không thay đổi, với độ cứng là I 1 . Xà 27m nên chọn xà có tiết diện thay đổi, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4,5m, độ cứng ở đầu và cuối xà là I 1 và I 2 .Do nhà có cầu trục nên chọ kiểu liên kết giữa cột khung với móng là ngàm tại mặt móng cốt ±0,000. Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là liên kết cứng. Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính toán thiên về an toàn. 9000 4500 27000 6300 2300 vÞ trÝ thay ®æi tiÕt diÖn xµ I1 I1 I1 I2 vÞ trÝ thay ®æi tiÕt diÖn xµ 4500 9000 SVTH: 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH 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 = 8,53 0 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/m 2 q tt = 1,1.0,15.6,5 os8,53 o c = 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 là 0,15kN/m 2 . Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột : G tt = 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 tập trung và mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột: + Lực tập trung vai cột: 1,05.1.6,5 = 6,83(kN) + Mômen vai cột: 6,83.(λ - 0,5.h) = 6,83.(0,75 – 0,5.0,5) = 3,42 (kN.m). Trọng lượng bản thân khung để phần mềm Sap2000 tự tính. 27000 6300 2300 6,83kN 3,42kNm 6,83kN 3,42kNm 9,22kN 1,08kN/m 9,22kN 1,08kN/m SVTH: 5 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH 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/m 2 , hệ số vượt tải là 1,3. Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang: 1,3.0,3.6,5 2,563( / ) 0,989 kN m= 27000 6300 2300 2,563kN/m 27000 6300 2300 2,563kN/m HOẠT TẢI MÁI NỬA TRÁI HOẠT TẢI MÁI NỬA PHẢI b. Tải trọng thẳng đứng cầu trục Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thong qua dầm cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp bánh xe của 2 cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định được các tung độ y i của đường ảnh hưởng, từ đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột. Áp lực thẳng đứng lớn nhất do cầu trục truyền lên vai cột D max xác định theo đường ảnh hưởng phản lực: max max . . . c p i D n P y γ = ∑ min min . . . c p i D n P y γ = ∑ SVTH: 6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH Trong đó: n c = 0,85 là hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ nhẹ hoặc trung bình. = − = = − = = − − = = 6,5 6,5 6,5 1 1 6,5 3,8 . 0,415 2 1 6,5 0,7 . 0,892 3 1 6,5 0,7 3,8 . 0,308 4 1 y y y y y y y 3800 350 1650 6500 6500 y = 1 1 y 3 y 4 y 2 max 2350 350 3800 700 P max P max P max P Do đó, ta có: max max . . . 0,85.1,1.77,3.(1 0,415 0,892 0,308) 189( ). c p i D n P y kN γ = = + + + = ∑ min min . . . 0,85.1,1.27,7.(1 0,415 0,892 0,308) 67,727( ). c p i D n P y kN γ = = + + + = ∑ Điểm đặt của D max , D min trùng với điểm đặt của dầm cầu trục. Tải trọng này tác dụng lên vai cột khi tính toán ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực tập trung và 1 mômen. max max max . .( 0,5 ) 189.(0,75 0,5.0,5) 94,50( )M D e D h kNm λ = = − = − = min min min . .( 0,5 ) 67,727.(0,75 0,5.0,5) 35,864( )M D e D h kNm λ = = − = − = SVTH: 7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH 27000 27000 189kN 94,50kNm 67,727kN 35,864kNm 6300 2300 189kN 94,50kNm 67,727kN 35,864kNm D max lên cột trái D max lên cột phải c. Hoạt tải do lực hãm ngang cầu trục Theo bảng thông số về cầu trục: 1 max 0 0,5.0,1.( ) 0,05.(100 8,33) 2,708( ). 2 xc Q G T kN n + + = = = Lực hãm ngang 1 max T truyền lên cột được xác định theo đường ảnh hưởng như đối với D max : 1 max max . . 0,85.2,708.(1 0,415 0,892 0,308) 6,019( ). tc c i T n T y kN = = + + + = ∑ max max . 1,1.6,019 6,621( ). tc T nT kN = = = 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. 6,621kN 27000 6,621kN 27000 7300 1300 LỰC HÃM LÊN CỘT TRÁI LỰC HÃM LÊN CỘT PHẢI SVTH: 8 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH d. Tải trọng gió Giá trị tính toán của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z so với mốc tiêu chuẩn tác dụng lên 1m 2 bề mặt thẳng đứng xác định theo công thức: q = n.W o .k.C 0 W : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn với W 0 = 1,25 kN/m 2 ( Gió III-B ) k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc theo dạng địa hình; áp dụng dạng địa hình B , hệ số k được xác định: + Mức đỉnh cột, cao trình 8,6m → k 1 = 0,966 + Mức đỉnh mái, cao trình 10,62 m → k 2 = 1 Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở xuống chân cột hệ số k lấy: k = k 1 =0,966 Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở lên đỉnh mái hệ số k lấy trung bình: 1 2 0,966 1 0,991 2 2 k k k + + = = = Xác định hệ số khí động C với α=8,53 0 ; 8,6 0,319 27 H L = = → C e1 = -0,297; C e2 = -0,4; C e3 = -0,5. 6300 2300 27000 Ce=+0,8 Ce1=-0,297 Ce2=-0,4 Ce3=-0,5 SVTH: 9 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG C Hệ số vượt tải: n = 1,2 - Tải trọng gió lên cột : + Phía gió đẩy: q đ = n.k 1 .C đ .W 0 .a = 1,2.0,966.0,8.1,25.6,5 = 7,73 (kN/m) + Phía gió hút: q h = n.k 1 .C h .W 0 .a = 1,2.0,966.0,5.1,25.6,5 = 4,831 (kN/m) - Tải trọng gió lên mái :. + Gió nửa trái: q t = n.k.C e1 .W 0 .a = 1,2.0,991.0,297.1,25.6,5= 2,87 (kN/m) + Gió nửa phải: q p = n.k.C e2 .W 0 .a = 1,2.0,991.0,4.1,24.6,5= 3,865 (kN/m) 27000 7,73kN/m 2,87kN/m 3,865kN/m 4,831 kN/m 6300 2300 24000 7,73kN/m 2,87kN/m3,865kN/m 4,831 kN/m GIÓ THỔI TRÁI SANG GIÓ THỔI PHẢI SANG IV. THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI 1. Tải trọng a. Tĩnh tải - Chọn tấm lợp mái là tôn có q tc = 0,06 2 /kN m - Chọn sơ bộ xà gồ chữ C mã hiệu 8CS2.5x105. - Xà gồ chữ C mã hiệu 8CS2.5x105 có các thông số: SVTH: 10 [...]... (M) (N) (Q) * Biểu đồ nội lực do hoạt tải mái nửa phải SVTH: 18 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (M) (N) (Q) SVTH: 19 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH * Biểu đồ nội lực do gió trái (M) (N) SVTH: 20 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (Q) * Biểu đồ nội lực do gió phải (M) (N) SVTH: 21 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (Q) * Biểu đồ nội lực do áp lực... 22 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (Q) * Biểu đồ nội lực do áp lực đứng của cầu trục lên cột phải (M) SVTH: 23 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (N) (Q) * Biểu đồ nội lực do áp lực hãm ngang của cầu trục lên cột trái (M) SVTH: 24 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (N) (Q) * Biểu đồ nội lực do áp lực hãm ngang của cầu trục lên cột phải SVTH: 25 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP... SVTH: 15 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH Từ kết quả SAP ta có độ võng ở đỉnh xà: ∆z = δ tt δ HTmaiTP 0,034659 0,042592 L 27 + = + = 0,0658m < = = 0,0675m 1,05 1,3 1,05 1,3 400 400 Đảm bảo điều kiện chuyển vị đỉnh xà * Biểu đồ nội lực do tĩnh tải (M) SVTH: 16 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (N) (Q) * Biểu đồ nội lực do hoạt tải mái nửa trái SVTH: 17 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD:... 15 ta xác định được nội lực các phần tử thanh ứng với các trường hợp tải + Biểu đồ nội lực tương ứng với các tổ hợp tải SVTH: 13 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH 3 Tổ hợp nội lực 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 cột ta xét 4 tiết diện: đầu cột, vai cột, 2 tiết diện chân... lên cột phải SVTH: 25 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (M) (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: Ixa =1 Icot Ta có : I  I n =  xa ÷:  cot L H SVTH: 8,6  ÷ = 1 27 = 0,319  26 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH Theo công thức... 50.13,34.1 Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang xác định theo công thức :  yc h t w h3  2 A = (bf t f ) =  Wx − w ÷ 2 2 12  hf  yc f yc  50 0,8.46,83  2 1420,8 − = 24,49 (cm2) = ÷ 2 2 12  48,4  Theo các yêu cầu về cấu tạo và ổn định cục bộ, kích thước tiết diện của bản cánh được chọn là : tf =1,6 (cm); bf = 20 (cm) SVTH: 31 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH 200 16 y 468...ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II SH thép 6CS2.5X085 D cm 15 GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH B cm 6,4 x0 cm 2,06 Jx cm4 235,17 Sx cm3 - Jy cm4 36,75 Sy cm3 - A cm2 6,52 qtc kN/m 0,075 Khoảng cách giữa các xà gồ: 1,5/cos8,530 = 1,51 (m) 1.82 22.5 y x 4.8 y 22.5 x 4.8 200 2.7 64 Vật liệu Đơn vị Tấm lợp kN/m2 Xà gồ giữa kN/m Tải trọng tiêu chuẩn 0,06 0,075 Hệ số vượt tải 1,1 1,05 Tải trọng tính toán 0,066 0,0788... bảng phụ lục IV.5 sách “Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp” ta có với Af/Aw =(2.25)/(0,8.46)= 1,36 > 1 thì: SVTH: 28 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH η = (1,9 − 0,1× m) − 0,02 × (6 − m) × λ x = 1,41 Từ đó : me =η.mx =1,41.3,92=6,1 < 20 Vậy không phải kiểm tra bền Với λ x = 1,79 và me = 6,1 Tra bảng IV.3 sách “Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp,... (0,066+0,39).1,51 + 0,0788 = 0,764 (kN/m) 2 Tính toán xà gồ giữa Nhận thấy tổ hợp tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải có giá trị tuỵêt đối lớn hơn tổ hợp tải trọng do tĩnh tải và gió nên ta chỉ cần tính toán kiểm tra xà gồ theo tổ hợp tải trọng lớn hơn, tải trọng tác dụng lên xà gỗ giữa lớn hơn xà gồ biên nên chỉ cần kiểm tra xà gồ giữa SVTH: 11 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH a Tải trọng tác... tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương giữa bản cánh và bản bụng theo công thức : 2 2 σtd = σ1 + 3τ1 ≤ 1,15fγ c M hw 326,79.10 2 46,8 = = 17,25 (kN/cm2) trong đó : σ1 = Wx h 1773,12 50 τ1 = VSf 55,99.774,4 = = 1,22 (kN/cm2) Ι x t w 44328.0,8 ở trên Sf là mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hòa x-x: SVTH: 32 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH Sf = (20.1,6).(50-1,6)/2 = . ĐỒ ÁN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐT NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II KẾT CẤU THÉP II ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II I xà. * Biểu đồ nội lực do tĩnh tải (M) SVTH: 16 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (N) (Q) * Biểu đồ nội lực do hoạt tải mái nửa trái SVTH: 17 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS. ANH (M) (N) (Q) * Biểu đồ nội lực do hoạt tải mái nửa phải SVTH: 18 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH (M) (N) (Q) SVTH: 19 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PGS.TS VŨ QUỐC ANH * Biểu đồ nội