Đồ án kết cấu thép

Đồ án kết cấu thép

Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 1 MỤC LỤC PHẦN I: SỐ LIỆU ĐỀ BÀI 1. SỐ LIỆU CHUNG 2. SỐ LIỆU RIÊNG PHẦN II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC KHUNG NGANG. 1. CẦU TRỤC 2. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC THEO PHƢƠNG ĐỨNG 3. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC THEO PHƢƠNG NGANG 4. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG PHẦN III: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG. 1. TẢI TRỌNG THƢỜNG XUYÊN 2. TẢI TRỌNG SỬA CHỮA MÁI 3. ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN VAI CỘT 4. LỰC XÔ NGANG CỦA CẦU TRỤC 5. ÁP LỰC GIÓ PHẦN IV: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG. 1. TĨNH TẢI 2. HOẠT TẢI 3. ÁP LỰC ĐỨNG D max VÀ D min 4. LỰC XÔ NGANG T 5. TẢI GIÓ PHẦN V: TỔ HỢP NỘI LỰC. 1. BẢNG TÓM TẮT NỘI LỰC TRONG KHUNG 2. BẢNG TỔ HỌP NỘI LỰC TRONG KHUNG PHẦN VI: THIẾT KẾ CỘT. 1. THIẾT KẾ CỘT TRÊN 2. THIẾT KẾ CỘT DƢỚI 3. THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỘT 4. TÍNH TOÁN CHÂN CỘT PHẦN VII: THIẾT KẾ DÀN MÁI. A. TÍNH NỘI LỰC THEO PHƢƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ CRÊMÔNA 1. SƠ ĐỒ VÀ KÍCH THƢỚC CHÍNH CỦA DÀN 2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÀN 3. TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DÀN 4. TÍNH TOÁN CHÂN CỘT B. TÍNH NỘI LỰC THEO PHẦN MỀM SAP 2000 C. NHẬN XÉT- CHỌN PHƢƠNG ÁN TÍNH TOÁN THANH DÀN D. TÍNH TOÁN CÁC THANH DÀN 1. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CÁC THANH DÀN 2. CHỌN TIẾT DIỆN CÁC THANH DÀN 3. TÍNH DÀN PHÂN NHỎ 4. TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT TRONG DÀN Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xn Tồn-XDLTTD12 Trang 2 PHẦN I: SỐ LIỆU ĐỀ BÀI 1. SỐ LIỆU CHUNG: 1 Đòa điểm xây dựng: 2 Quy mô công trình: + Nhà công nghiệp một tầng, 1 nhòp. Bước cột đều nhau =6m. + Mái dùng panel ( Bề rộng tấp mái 1.5m) lợp trên dàn thép. Độ dốc mái i= 1/10 + Cầu trục hai móc, làm việc ở chế độ trung bình + Vật liệu thép CT3, Que hàn E42A, bulong từ thép độ bền thuộc lớp 4.6 ( hoặc lớp 4.8). Móng bê tông mác 300. 3 Đòa hình: Thuộc đòa hình B ( tương đối trống trải) 2. SỐ LIỆU RIÊNG: Số liệu tính toán : - Nhòp : L = 30 m. - Sức trục : Q = 50/10 T. - Cao trình ray : H r = 9.0 m. - Bước khung : B = 6 m. - Chiều dài nhà : L = 84 m. - Vùng gió IA q 0 = 55daN/m 2 Q=50/10T 2200 +16.900m 15400 0.00m -0.60m +19.700m +15.400m +13.200m +9.65m +8.700m 30000 M? T C? T NGANG CƠNG TRÌNH TL 1/200 Q=50/10T 45008700 +19.100m 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 i=10% i=10% Nhòp nhà L (m) Chiều cao đỉnh ray H r (m) Sức trục Q (kN) 30 9.0 500/100 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 3 PHẦN II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC KHUNG NGANG 1.CẦU TRỤC : Q = 50/10T, chế độ bình thƣờng, nhịp nhà xƣởng 30 m, tra bảng ta đƣợc cầu trục : - Loại rây : KP-80. - Chiều cao : H ct = 3150 mm. - Bề rộng của cầu trục : B ct = 6650 mm. - Nhịp cầu trục : L ct = 28.5 m. - Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục : K = 5250 mm. - Kích thƣớc từ tim rây đến mép ngoài : B 1 = 300 mm. - P max = 490 KN. - P min = 145 KN. - G xe = 180KN. - G ct = 770 KN. 2.XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC THEO PHƢƠNG ĐỨNG : - Cao trình đỉnh ray H r = 9.0 m. - Sơ bộ chọn chiều cao của ray và đệm : h r = 0.2 m. - Chiều cao của dầm cầu trục chạy : h dct = 10 1 8 1 B = 10 1 8 1 x 6 = (0.75 0.6) Chọn h dct = 0.75 m. - Cổ móng bằng cao trình nền h m = 0.6m Chiều cao thực của phần cột dƣới : H d = H r + h m – h r – h dct = 9.0 + 0.6 – 0.2 – 0.75 = 8.65 m. - Chiều cao gabarit của cầu trục : H = 3.15 m. - Khe hở an toàn : 0.1 m. - Độ vỏng của kết cấu mái : f = 0.3 (khoảng 1/100 nhịp) Chiều cao thực của phần cột trên : - H t = h r + h dct + H k + 0.1 + f = 0.2 + 0.75 + 3.15 + 0.1 +0.3 = 4.5 m. Nhƣ vậy, làm tròn ta lấy : H t = 4.5 m, H d = 8.7 m. 3.XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC THEO PHƢƠNG NGANG : - Nhịp nhà xƣởng : L = 30 m. - Nhịp cầu trục : L k = 28.5 m. - Kích thƣớc phần đầu cầu trục : B 1 = 0.3 m. Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 4 - Khe hở an toàn giữa mút cầu trục và mép trong cột trên : D = 0.06 m. Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị : 2 LL k = 0,75 mm - Chọn sơ bộ bề rọng phần cột trên : - h t = 11 1 10 1 H t = 11 1 10 1 x 4.5= 0.45 0.409. Ta chọn h t = 0.45 m (bội số của 0.25 m). - Khoảng cách từ trục định vị tới mép cột ngoài : DBha 1t = 0.45 + 0.3 + 0.06 – 0.75 = 0.06 m. Ta chọn a = 0.25 m (trục định vị trùng với tim cột trên) - Bề rộng cột dƣới : 125.075.0ah d m. - kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng của khung - h d ≥ 11 1 10 1 H d = 0,1 m ÷ 0,09 m - h d ≥ 1/20 (H t + H d ) = 0,855 m (thỏa yêu cầu ) 4.XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG : Q=50/10T 2200 +16.900m 15400 0.00m -0.60m +19.700m +15.400m +13.200m +9.65m +8.700m 30000 M? T C? T NGANG CÔNG TRÌNH TL 1/200 Q=50/10T 45008700 +19.100m 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 i=10% i=10% Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 5 *CÊu t¹o dµn: ChiÒu cao dÇu dµn b»ng 2200 (mm), ®é dèc c¸nh trªn i=1/10 * HÖ gi»ng: a. HÖ gi»ng m¸i * Gi»ng c¸nh trªn:. * Gi»ng c¸nh d-íi: i=10% i=10% 3000 3000 3000 3000 3000 30003000300030003000 30000 2200 2200 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 60006000 84000 0.00m -0.55m 30000 H? GI? NG CÁNH THU? NG- TL 1/500 31 2 4 6 7 98 10 1211 13 145 15 A B 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 60006000 84000 0.00m -0.55m 30000 H? GI? NG CÁNH H? -TL 1/500 31 2 4 6 7 98 10 1211 13 145 15 A B Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 6 * HÖ gi»ng ®øng: b. HÖ gi»ng cét 84000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 60006000 H? GI? NG Ð? NG TL 1/500 3 1 2 4 6 7 98 10 1211 135 14 15 3700 2200 31 2 4 6 7 98 10 1211 135 H? GI? NG C? T TL 1/500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 14 15 4500 8700 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 7 PHẦN III: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 1. TẢI TRỌNG THƢỜNG XUYÊN : a.Trọng lƣợng mái : Độ dốc mái : i =10% cos = 0.995 Trọng lƣợng do các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m 2 ) Hệ số vƣợt tải Tải trọng tính toán (daN/m 2 ) 1. Tấm panen bê tông cốt thép cở lớn 150 1.1 165 2. Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 4 cm 40 1.2 48 3. Lớp chống thấm 2 giấy 3 dầu 10 1.2 12 4. Lớp vữa tô trát tổng chiều dày 4 cm 80 1.2 96 5. Hai lớp gạch lá nem mỗi lớp dày 3 cm 120 1.1 132 Tổng tải trọng 400 453 Trọng lƣợng kết cấu mái và hệ giằng đƣợc lấy nhƣ sau: g tt 1 = nxg tc 1 = 1.2x30=36 (daN/m 2 ) Trọng lƣợng kết cấu cữa mái: g tt 2 = n x g tc 2 = 1.2x15=18 (daN/m 2 ) 2. TẢI TRỌNG SỬA CHỮA MÁI : Theo tiêu chuẩn Việt Nam về tải trọng và tác động TCVN 2737-1995, tải trọng sửa chữa mái lợp panen bêtông cốt thép đƣợc lấy bằng 75daN/m 2 mặt bằng nhà, giả thiết độ dốc mái nghiêng là 1/10 Hay nói cách khác mái nghiêng 1 góc 6°. Giá trị tải sửa chữa mái đƣa vào tính toán là : p c = 75 daN/m 2 . n =1.3 'c 0 1.3 75 p n.p 98 cos6 daN/m 2 . Tải sửa chữa mái dồn về một khung thành tải phân bố đều P = P` * B = 98 * 6 = 588 (daN/m) = 5.88 (KN/m). Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 8 Tính tải tác dụng lên dàn : Chọn h ck = 0.7 m.  G bc+ck = 2* (165 + 44 * 0,7) / 27 = 14,50 daN/m 2 . Tỉnh tải : )gggg.(Bg ckbcctdm = 12 x (455.27 + 21.38 + 13,2 + 14,50) = 6052,2 daN/m 2 . Hoạt tải tác dụng lên cột : P = P` * B = 105 * 6 = 1260 daN/m 2 . 3. ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN VAI CỘT: Áp lực cầu trục lên vai cột đƣợc tính theo công thức sau : D max = n.n c .P max . i y D min = n.n c .P min . i y Với + n=1.1 là hệ số vƣợt tải + n c = 0.9 là hệ số tổ hợp, xét đến xác xuất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của 2 cầu trục hoạt động cùng nhịp. Theo Catalogue ta có p max = 490 KN, P min =145 KN Hoặc có thể tính giá trị của p min nhƣ sau: Tổng trọng lƣợng cầu trục G=770 KN, số lƣợng bánh xe một bên ray n 0 =2.  P min = 0 500 770 490 145 2 max QG P n KN. Sắp xếp các bánh xe cầu trục trên đƣờng ảnh hƣởng nhƣ sau: Y 2 = 1 Y 3 = 0,676 Y 1 = 0.125 y 4 = 0 P1 P2 P3 P4 5000 1300 5000 6000 6000 Y1 Y2 Y3 1000 5000 1300 4700 300 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 9 Để tính đƣợc các giá trị y này ta dựa vào các tam giác đồng dạng 1 0.125 0.676 i y =1.892 Suy ra : D max = m.n c .P max . i y =1.1x0.9x490x1.892= 917.809 (kN) D min = m.n c .P min . i y =1.1 x0.9x145x1.892= 217.597 (kN) 4. LỰC XÔ NGANG CỦA CẦU TRỤC: Tổng lực hãm tác dụng lên toàn cầu trục là: ' 0 xe ms xe xe QG T f n n Trong đó: - Q : là sức trục =500 KN - G xe : trọng lƣợng của xe con=180KN - n xe =4 : số bánh xe của một xe con - f ms : lực ma sát giữa móc cẩu và cầu trục ( lấy bằng 0.2)  0 500 180 0.2 2 4 T x x =68 KN Lực hãm tiêu chuẩn lên một bánh xe của cầu trục: T 1 = 0 0 68 34 2 T n KN. Vậy lực xô ngang của cầu trục là: T= n.n 1 .T 1 . i y =1.1x0.9x34x1.892=63.685 KN. Lực xô ngang này đặt ở cao trình mặt trên của dầm cầu chạy, cách vai cột 0.75m, lức là ở cao trình 9.45m. 5. ÁP LỰC GIÓ: Tải gió tác dụng lên 1 khung đƣợc xác định theo công thức : q=n.c.k.q 0 .B Trong đó: q 0 : áp lựuc gió tiêu chuẩn=55 daN/m 2 . : n 0 :Hệ số vƣợt tải, lấy bằng 1.3 : C : Hệ số khí động Tải gió tác dụng lên khung gồm 2 phần : - Tập trung : đặt tại đáy vì kèo. - Phân bố : dƣới đáy vì kèo. Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 10 a.Tải trọng tập trung tại đáy vì kèo : Cao trình đáy vì kèo : H = 13.2 m  K b = 1.0512 Cao trình đỉnh vì kèo : H = 13.2 + 2.2 + 1.5 + 2.2 + 0.5 = 19.7 m  K T = 1.127 Trong khoảng từ cành dƣới dàn đến đỉnh mái hệ số k đƣợc lầy trung bình 2 giá trị trên và bằng 1.0891 Tải gió tập trung tại đáy vì kèo : ii0 h.C.B.K.q.nw d w 1.3 55 1.0891 6 (0.8 2.2 0.6 0.9 0.7 2.2 0.8 0,6) d w = 1065.27 daN = 10.653 kN h w 1.3*55*1.0891 6 (0.6 0.5 0.6 2.2 0.6 0,9 0.6 2.2) h w = -1611.92 daN = 16.1192 kN b. Tải trọng phân bố đều (trên cột) : Gió đẩy: C.B.K.q.nq 0 q 1.3 0.8 1.0512 55 6 360.772 daN / m 3.608 kN / m Gió hút: ' 0 ' C.B.K.q.nq ' q 1.3 0.6 1.0512 55 6 270.579daN / m 2.71kN / m +19.100m C1= -0.6 0.8 q d -0.5 -0.6 -0.6 -0.6 -0.8 0.7 q h -0.6 W 0.8 W 8700 4500 2197 1789 1580610 +16.900m +19.700m +15.400m +13.200m +8.700m 30000 [...]... phải tính toán: nối cánh ngoài của cột trên, liên kết cánh trong của cột trên với bản K và liên kết bản K vào dầm vai, liên kết sƣờn conson tam giác nếu sƣờn này không phải là dầm vai kéo dài sang Không phải kiểm tra dầm vai về uốn mọi bản thép nằm ngang của dầm vai, mọi đƣờng hàn ngang liên kết dầm vai với các phần cột đều lấy theo cấu tạo SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 32 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD... tích mỗi nhánh cột: 185 100 2 43cm2 Chọn nhánh cầu chạy: I-30 có các đặc trƣng hình học: F=46.5 cm2 ;Jx=7080 cm4 ; Jy=337 cm4 ; Wx=472 cm3 Nhánh mái:30x1.5=45 cm2 135 15 10 300 I-30 2.9 501.3 491.2 1000 - Diện tích bản nhánh mái: Fc - c 30 x1.5 45cm 2 Diện tích bản bụng: Fb - bc x hb x b 98.175 x1 98.175cm 2 Diện tích nhánh cầu chạy: SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 28 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD :... tung độ biểu đồ q 5.88 0.198 moment của trƣờng hợp tĩnh tải vởi tỉ số ht qtt 29.7 Biểu đồ moment nhƣ sau: 38.209KN/m 2.303 KN/m 19.531KN/m 38.82 KN/m SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 14 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S Trần Quốc Hùng HT Lực cắt tại chân cột QA 3 TT 0.198QA 0.198 x 21.2 4.19( KN ) ÁP LỰC ĐỨNG Dmax VÀ Dmin : Tƣơng tự nhƣ trên bài toán cũng đƣợc đƣa về thnàh 2 bài toán - Bài toán 1: với.. .Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S Trần Quốc Hùng PHẦN IV: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG Để thiết lập sơ đồ tính cho khung ngang 1 cách đơn giản, ta giả thiết: Thay thế cột bằng cấu kiện thanh trùng cới tim cột, có độ cứng bằng độ cứng cột Cột trên và cột dƣới đƣợc nén đồng trục cộng thêm 1 moment lệch tâm tại vai cột Thay thế dàn bằng 1 thanh trùng với cánh dƣới dàn Khi tải không... 8 Tra bảng và nội suy ta đƣợc: KB= -0.6897 và K’B = 1.4535 Giải bài toán bằng phƣơng pháp chuyển vị với phƣơng trình chính tắc nhƣ sau: r11 R1P 0 Giải bài toán trên thành 2 bài toán nhƣ sau: SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 11 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S Trần Quốc Hùng 29.7 KN/m 122.65 KNm 122.65 KNm HCB 1 HCB 2 VÀ Xét bài toán BT1: 1 gây ra trên hệ cơ bản: a) Nội lực do chuyển vị xoay - Moment... 2.1x103 3.04 5 1 mx 99.296 SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 31 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S Trần Quốc Hùng Theo phụ lục 7 ta có: 50.49 < y c 99.296 thì Và khi 1 . KN/m 29.7 KN/m Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 14 Cộng kết quả 2 bài toán trên ta thu đƣợc biểu đồ moment gây ra do tĩnh tải: Biểu đồ môment. bài toán bằng phƣơng pháp chuyển vị với phƣơng trình chính tắc nhƣ sau: 11 1 .0 P rR Giải bài toán trên thành 2 bài toán nhƣ sau: e=0.275 29.7 KN/m 4500 8700 30000 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD. 1789 1580610 +16.900m +19.700m +15.400m +13.200m +8.700m 30000 Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 11 PHẦN IV: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG Để thiết lập sơ đồ tính cho khung ngang