Hướng dẫn lập thuyết mình đồ án cấu cấu thép II

Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 1 HƯỚNG DẪN LẬP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP I. Mặt bằng kết cấu nhà xưởng và các kích thước của khung ngang 1. Mặt bằng kết cấu nhà xưởng: Từ nhiệm vụ thiết kế vẽ mặt cắt ngang nhà xưởng và lập mặt bằng các kết cấu chính của nhà xưởng (Khung, Cột, Dầm cầu trục, ). a K1 Lcc = S La A B q Hd Htr HmH Hch h h L Hcm Lcm Hình 1. MẶT CẮT NGANG NHÀ XƯỞNG B B B B B B B B B L1 L1 L1 L1 BBB 1 B B B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 15.B L a b C1 Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg C1 L1 L1 L1 L1 Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 Dg Dct Dct Dg Dg Dct Dct Dg c¸ch ®Æt tªn kc thø 1 c¸ch ®Æt tªn kc thø 2 c3 c3 c3 c2 c2 Hình 2. MẶT BẰNG KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 2 (Trong đồ án này SV thực hiện đặt tên KC theo cách 1, còn cách đặt tên KC theo cách 2 như hình vẽ trên chỉ để biết). 2. Xác định các số liệu tính toán Từ nhiệm vụ thiết kế đã cho, ta có các số liệu : Q = … , L = … , H 1 = H r = … , h dcc = … , h r = … . tra bảng 4.2 phụ lục 4 sách “Thiết kế khung thép nhà công nghiệp” cầu trục hai dầm kiểu ZLK ta có: * Với Q ta xác định được các số liệu sau: - Khoảng cách từ đỉnh ray đến đỉnh xe con của cầu trục là : K1 = … - Khoảng cách tối thiểu từ tim ray đến mặt trong của cột trên là : Zmin = … * Với Q và L ta xác định được các số liệu sau: - Nhịp cầu trục: L cc = S = … - Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị (  ) :  = (L- L cc )/2 = … * Khoảng cách từ đỉnh xe con đến đỉnh cột trên (mặt dưới cùng của kết cấu xà nằm ngang hoặc mặt trần nhà): ∆ a = 200  500 (mm) 3. Kích thước chính của cột Cột có tiết diện đặc dạng chữ H, đoạn cột trên và đoạn cột dưới có tiết diện như nhau. a. Chiều cao cột - Chiều cao cột trên: H tr = K1 + h dcc + h r + ∆ a = … , Chọn H tr = … - Chiều cao cột dưới: H d = H 1 - h dcc - h r + h ch = … , Chọn H d = … - Chiều cao toàn cột: H = H tr + H d = … (Lưu ý: H d , H tr nên chọn chẵn và phù hợp với kích thước tấm tường). b. Tiết diện cột (Lưu ý: vẽ tiết diện, ghi đầy đủ kích thước) - Bề cao tiết diện cột: h ≤  - Zmin = … mm, h  (1/10  1/15)H = … Chọn h = … (Lưu ý: h nên chọn chẵn và phù hợp với kích thước rộng của thép bản). - Bề rộng bản cánh b  (0,3  0,5)h = … Hình 3. TIẾT DIỆN CỘT b  (1/20  1/30)H = … Chọn b = … (Lưu ý: b nên chọn chẵn và phù hợp với kích thước rộng của thép bản). - Bề dày bản cánh và bản bụng t f = (1/28  1/35)bf/21 = … (f đơn vị là kN/cm2) t w = (1/60  1/120)h = … t w ≥ 8 mm, t f ≥ t w , t f ≤ 60 mm (Lưu ý: t f và t w phải chọn phù hợp với kích thước bề dày thực tế của thép bản). t h t h t b x x yy b ff w w 0 Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 3 c. Tiết diên vai cột Vai cột là một công xôn ngắn, tiết diện dạng chữ I - Bề cao tiết diện vai cột: h V ≥  - h = … mm, chọn h V = … - Bề rộng bản cánh vai cột: b V = b = … a-a a a a Ls h Lv h/2 bv tw tf hw tf hv hv1 hdcc hr hv Zmin Hình 4. CHI TIẾT VAI CỘT - Bề dày bản cánh và bản bụng vai cột t w = (1/70  1/100)h V , t w ≥ 8 mm, chọn t w = … t f ≥ b V /30, t f ≥ t w , t f ≤ 60 mm, chọn t f = … (Lưu ý: t f và t w phải chọn phù hợp với kích thước bề dày thực tế của thép bản). 4. Kích thước chính của dầm mái và kết cấu cửa mái Dầm mái tiết diện đặc dạng chữ I. Dầm được chia thành 4 đoạn lắp ghép, 2 đoạn ở 2 đầu (liên kết với cột) có tiết diện thay đổi, 2 đoạn giữa có tiết diện không thay đổi. Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 4 a. Chiều dài nhịp đoạn dầm tiết diện thay đổi L d1  (0,35  0,4)L/2 , chọn L d1 = … b. Tiết diện dầm mái (Lưu ý: vẽ các tiết diện, ghi đầy đủ kích thước) - Bề cao tiết diện dầm tại nách khung: h d1 ≥ L/40, chọn h d1 = … - Bề cao tiết diện đoạn giữa: h d2 ≥ 0,6h d1 , chọn h d2 = … - Bề rộng bản cánh: b d = (0,2  0,5)h d1 , b d ≥ 180 , chọn b d = … - Bề dày bản cánh và bản bụng : t w = (1/70  1/100)h d , t w ≥ 8 mm, chọn t w = … t f ≥ b d /30, t f ≥ t w , t f ≤ 60 mm, chọn t f = … (Lưu ý: t f và t w phải chọn phù hợp với kích thước bề dày thực tế của thép bản. Đoạn đầu t w lấy theo h d1 , đoạn giữa có thể lấy theo đoạn đầu hoặc tính theo h d2 ). Hình 5. TIẾT DIỆN DẦM MÁI c. Kết cấu cửa mái - Chiều cao kết cấu cửa mái : H cm = (1000  1500) mm = … mm - Nhịp kết cấu cửa mái : L cm = (1/5  1/3)L = … mm - Độ vươn công xôn của dầm cửa mái: L a ≥ 500 mm = … - Tiết diện của kết cấu cửa mái (cột và dầm): Dùng thép hình chữ I số hiệu …. d. Độ dốc thoát nước mái, chiều cao mái - Độ dốc thoát nước mái: Mái lợp tôn, độ dốc thoát nước thường chọn i ≥ 0,175 . Chọn i = tg  = … , có góc nghiêng của mái là  = … - Chiều cao mái: Chiều cao từ điểm giao cánh trên dầm mái với cánh ngoài cùng của cột đến đỉnh trên cùng của dầm mái là H m = L.tg/2 = L.i/2 = … Chiều cao mái ứng với đoạn dầm mái đầu tiên (thay đổi TD) H m1 = L d1 .tg  = L d1 .i = … Chiều cao mái ứng với đoạn dầm mái giáp đỉnh mái (TD không đổi) H m2 = H m – H m1 = … II. Hệ giằng của nhà xưởng t h t h t b x y b w w 0 x y ff Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 5 Vẽ các hình vẽ có ghi đầy đủ các kích thước cho các hệ giằng của nhà xưởng (các hệ giằng này cũng được thể hiện trên bản vẽ A1, sinh viên tham khảo các sơ đồ hệ giằng sau đây), gồm: 1. Hệ giằng mái a b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 B B B B B B B B B B B BBBB 15B a a a a L ph-¬ng ¸n 1 ph-¬ng ¸n 2 Hình 6. PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ GIẰNG MÁI 2. Hệ giằng cột 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 §ØNH RAY B B B B B B B B B B B BBBB Hg1 Hg1 Hg2 §ØNH RAY Hg Thanh chống dọc bố trí ở giữa chiều cao cột dưới theo yêu cầu của tính toán cột. Hình 7. PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ GIẰNG CỘT 2. Chi tiết thanh giằng chống xiên Thanh chống xiên bằng thép góc (không nhỏ hơn L50x5) liên kết cánh dưới dầm mái vào xà gồ, để giữ ổn định cho dầm mái và cánh dưới của nó khi khung chịu tải Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 6 trọng gió bốc gây nén cánh dưới của dầm mái. Hình 8. CHI TIẾT GIẰNG CHỐNG XIÊN III. Xác định tải trọng tác dụng vào khung ngang 1. Tĩnh tải a/ Tĩnh tải mái: (tính toán đưa về tải phân bố đều trên dầm mái ‘g’) g c = (g 1 c + g 2 c + g 3 c )B = … g = n g g c = … Trong đó : - g 1 c là trọng lượng tôn lợp trên 1 m 2 mái: g 1 c = … daN/m2 - g 2 c là trọng lượng giằng mái, giằng xà gồ quy đổi trên 1 m 2 mái lấy gần đúng: g 2 c = (1  2) daN/m2 - g 3 c là trọng lượng xà gồ quy đổi trên 1 m 2 mái: g 3 c = … daN/m2 (sơ bộ giả thiết trước, sau khi tính xong xà gồ ở phần sau thì chỉnh lại số liệu này) - n g là hệ số độ tin cậy của tĩnh tải (hệ số vượt tải): + n g = 1,1 khi trong tổ hợp nội lực nội lực do tĩnh tải cùng dấu với nội lực do hoạt tải hoặc trị số tuyệt đối của nội lực do tĩnh tải lớn trị số tuyệt đối của nội lực do hoạt tải. + n g = 0,9 khi trong tổ hợp nội lực trị số tuyệt đối của nội lực do tĩnh tải nhỏ trị số tuyệt đối của nội lực do hoạt tải. - Lưu ý: Trọng lượng của dầm mái và kết cấu cửa mái được phần mềm tính nội lực tự xác định. b/ Trọng lượng dầm cầu trục: Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 7 G dct =  dct L dct 2 = … (daN) , Hình 9. SƠ ĐỒ TĨNH TẢI TRÊN KHUNG (trọng lượng dầm cầu trục xác định gần đúng theo công thức trên xem như bao gồm cả ray và đệm, G dct đặt tại vai cột. L dct là nhịp của dầm cầu trục (L dct = B) đơn vị tính là m,  dct = 24  37) 2. Hoạt tải sửa chữa mái: Hoạt tải sửa chữa mái từ các xà gồ truyền xuống dầm mái gần đúng xem là tải phân bố đều trên dầm mái (p). Hoạt tải này được xét với các trường hợp tác dụng trên khung là: chất ở nửa nhịp trái, ở nửa nhịp phải và trên toàn nhịp khung ngang. Giá trị của p được xác định như sau: p = n p .p c .B.cos  = 1,3.30.B.cos  = … (daN/m) Hình 10. SƠ ĐỒ HOẠT TẢI SỬA CHỮA MÁI TRÊN NỬA TRÁI KHUNG G dct g hi ệ p G dct g hi ệ p p h iệ p p h iệ p Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 8 Hình 11. SƠ ĐỒ HOẠT TẢI SỬA CHỮA MÁI TRÊN NỬA PHẢI KHUNG 3. Hoạt tải cầu trục: Từ sức trục Q = …, nhịp cầu trục L cc = … tra bảng số liệu về cầu trục (bảng 4.2 phụ lục 4 sách ‘Thiết kế khung thép nhà công nghiệp’) có : - áp lực bánh xe lên ray P max = R max = … P min = R min = … - Bề rộng cầu trục B ct = 2LK = … - Số lượng bánh xe một bên cầu trục n 0 = 2 - Khoảng cách hai bánh xe cầu trục R = … - Trọng lượng xe con của cầu trục G xecon = … a/ Xác định áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột (D max , D min ): (Xem sách ‘Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp’ trang 15, 16; hoặc sách "Thiết kế khung thép nhà công nghiệp" trang 88) y 2 y 3 y 4 B B r R r y 1 ppp p Hình 12. ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG PHẢN LỰC GỐI TỰA p hi ệ p p hi ệ p Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 9 ∑y i = … D max = n.n c .P max .∑y i = 1,1.0,85.P max . ∑y i = … D min = n.n c .P min . ∑y i = 1,1.0,85.P min . ∑y i = … Hình 13. SƠ ĐỒ TẢI Dmax, Dmin TRÊN KHUNG b/ Xác định lực xô ngang T vào cột do lực hãm của xe con: (Xem sách ‘Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp’ trang 16, 17; hoặc sách "Thiết kế khung thép nhà công nghiệp" trang 89) T 1 c = 0,05.(Q + G xecon )/n 0 = … T = n.n c .T 1 c . ∑y i = 1,1.0,85.T 1 c . ∑y i = … ( Lực T đặt tại vị trí trên cột cách trục vai cột một đoạn h v /2+h dct ) Hình 14. SƠ ĐỒ TẢI XÔ NGANG T TRÊN KHUNG 4. Tải trọng gió: a/ Tải trọng gió ngang nhà: Tải trọng gió tác dụng trên khung xác định theo TCVN 2737-1995 Dmax Dmin T Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 10 q = n.W 0 .k.c.B - k là hệ số độ cao, để an toàn lấy tải gió trên cột với k ở cao độ đỉnh cột, gió trên dầm mái với k ở cao độ đỉnh mái cửa trời. - C là hệ số khí động, xác định theo hình khối của nhà. - n = 1,2 - W 0 = …. daN/m 2 . Hình 15. CÁC HƯỚNG GIÓ TÍNH TOÁN a) Gió ngang nhà; b) Gió dọc nhà *) Xác định hệ số khí động C: Theo TCVN2737-1995 có các hệ số C e , C ei như trên hình 16. Các hệ số C e1 , C e3 , C e4 được xác định như sau: Từ góc nghiêng  = … , c H h1 lL  , B b lL   tra bảng theo sơ đồ 8 trong TCVN2737-1995 được: C e1 = ; C e3 = … , C e4 = … (C e4 tra theo bảng C e1 trong bảng 1-3 trang 127 sách " Thiết kế khung thép nhà công nghiệp" với h 1 tính đến mép mái; C e1 = -0,8 trên hình 16 chỉ đúng cho α < 20 0 ) H h h h c m1 m2 m3 c = e +0,8 L c e4 c e3 c = e1 -0,8 c = e2 -0,6 c = e -0,6 c = e -0,5 c = e +0,7 Hình 16. SƠ ĐỒ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG KHI GIÓ NGANG NHÀ [...]... ‘Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản’ xuất bản năm 2009; Khi N/(φeA) < N/(cφyA) và có  = (σ – σ1)/σ ≤ 0,5 theo bảng 4.10 sách ‘Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản’ xuất bản năm 2009; Khi N/(φeA) < N/(cφyA) và có  = (σ – σ1)/σ ≥ 1 theo công thức (4.68) trang 224 sách ‘Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản’ xuất bản năm 2009 3 Tính toán kiểm tra tiết diện dầm mái a Kiểm tra đoạn dầm 1: *) Nội lực tính toán: HD LẬP THUYẾT... ‘Thiết kế khung thép nhà công nghiệp’) HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 30 Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ a) b) n n m m v v B L B L c min max _ n e  1 Hình 30 CHI TIẾT CHÂN CỘT CÓ BẢN ĐẾ ĐỠ BU LÔNG NEO a) b) n n m m v v 1 1 /3 Hình 31 CHI TIẾT CHÂN CỘT CÓ SƯỜN ĐỠ BU LÔNG NEO HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 31 Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ b) Tính toán sườn, dầm đế : (Xem trang 244, 245 sách ‘Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản’... tính toán của cột trong trường hợp có thể *) Độ lệch tâm m, m e và mx - Độ lệch tâm tương đối m: m M A  N Wx - Độ lệch tâm tính đổi me: Với  x = … , m = … , A f/Aw = … tra bảng II. 4 phụ lục II sách ‘Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản’ xuất bản năm 2009 hoặc sách ‘Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp’ được η=… me = ηm = … - Độ lệch tâm tương đối mx: HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 24 Phạm Văn Tư BM CT Thép. .. ra VII Tính toán và cấu tạo các chi tiết của khung 1 Chân cột: (Xem trang 240  246 sách “Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản” xuất bản năm 2009 do PGs Phạm Văn Hội chủ biên.) Chân cột có thể cấu tạo như hình 30 hoặc hình 31 Hình 30 cho phương án bu lông neo liên kết trực tiếp vào bản đế, phương án này phù hợp với các nhà có M ở chân cột nhỏ, nhà thấp không có cầu trục hoặc có cầu HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP... bảng II. 2 phụ lục II sách ‘Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản’ xuất bản năm 2009 được e = … N/(eA) = … < fγc hoặc = fγc , nếu > fγc thì phải chọn lại tiết diện cột - Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn + Khi mx ≤ 5, xác định c như sau: Từ mx = … và c = 3,14 E f = … tra bảng 4.9 trang 222 sách ‘Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản’ xuất bản năm 2009 hoặc bảng II. 5 phụ lục II sách ‘Thiết kế kết cấu thép. .. B/ry’ = … HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 17 Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ V Xác định nội lực khung 1 Sơ đồ tính nội lực khung Sơ đồ kích thước cấu tạo khung và sơ đồ tính nội lực khung được cho ở hình 25 Để lập được sơ đồ tính nội lực khung cần vẽ được đường trục của đoạn dầm 1 có tiết diện thay đổi Việc này có thể vẽ bằng AutoCAD rồi chuyển sang, song có thể xác định theo hình 24 với việc tính toán các kích... cục bộ (xem tài liệu, trang 222  225 sách ‘Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản’ xuất bản năm 2009 do PGs Phạm Văn Hội chủ biên hoặc trang 37, 38, 41 sách ‘Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp’ do Gs Đoàn Định Kiến chủ biên) - Đối với bản cánh: b0   b0  , độ mảnh giới hạn của bản cánh  b 0  xác định theo  t  tf  t      bảng 4.4 sách ‘Kết cấu thép, cấu kiện cơ bản’ xuất bản năm 2009 - Đối với bản... 1/2025 0 y y qtc x qx = qsin x x y q qy = qcos Hình 21 SƠ ĐỒ PHÂN TÍCH TẢI TRỌNG VÀ CHUYỂN VỊ VÕNG THEO PHƯƠNG X VÀ Y CỦA XÀ GỒ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 14 Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ + Hệ số kw và kj có thể lấy kw = 0,13 ÷ 0,21 , kj = 0,07 ÷ 0,14 , số nhỏ ứng với thép C22, số lớn ứng với thép C8 Từ Wxct và Ixct tra bảng thép hình chọn xà gồ là thép C và có đặc trưng tiết diện của xà gồ ở bảng sau Loại... 1,2.W0.kmái.0,7.B = … qm8 = 1,2.W0.kmái.Ce3.B = … HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 12 Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ IV Thiết kế xà gồ: 1 Thiết kế xà gồ dùng thép hình cán nóng a, Lập mặt bằng bộ bố trí xà gồ: Sơ bộ lựa chọn khoảng cách các xà gồ, tùy theo cấu tạo cụ thể của tôn để chọn khoảng cách xà gồ Thường có khoảng cách các xà gồ từ 1,2 đến 1,5 mét Sau khi chọn khoảng cách các xà gồ lập mặt bằng bố trí xà gồ (xem hình 20)... – hV/2 = … m ; H2 = Htr + hV/2 + HC0 = … m ; Ltt = L – h = … m ; LV =  - h/2 = … m HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 18 Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ  H m2 2 h d2 2 1 H m1 1 h d1 2  1 H0 H m2 2 H d1 Hx h d1 h d1 2 H C0 h/2 L1 h Hình 24 SƠ ĐỒ XÁC ĐỊNH TRỤC DẦM MÁI HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 19 Phạm Văn Tư BM CT Thép Gỗ  H d3 H d4 H cm ˜ H cm ˜ H cm H m2  H m1 La h d1 H0 H d3 H d2 h d2 L cm La H d1 . … daN/ m2 - g 2 c là trọng lượng giằng mái, giằng xà gồ quy đổi trên 1 m 2 mái lấy gần đúng: g 2 c = (1  2) daN/ m2 - g 3 c là trọng lượng xà gồ quy đổi trên 1 m 2 mái: g 3 c = … daN/ m2. Gỗ HD LẬP THUYẾT MINH ĐA THÉP 6 trọng gió bốc gây nén cánh dưới của dầm mái. Hình 8. CHI TIẾT GIẰNG CHỐNG XIÊN III. Xác định tải trọng tác dụng vào khung ngang 1. Tĩnh tải a/. khi trong tổ hợp nội lực nội lực do tĩnh tải cùng dấu với nội lực do hoạt tải hoặc trị số tuyệt đối của nội lực do tĩnh tải lớn trị số tuyệt đối của nội lực do hoạt tải. + n g = 0,9 khi trong