ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG 1 NHỊP L =24M

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG ĐỒ ÁN THÉP II THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1.1: Các số liệu thiết kế : - Nhòp nhà : L = 24 m - Cao trình đỉnh ray : Hr = 9 m - Sức trục : Q = 300 KN - Gió vùng II : wtc = 0.55 KN / m 2 . Các số liệu tra bảng : Từ số liệu thiết kế , chọn loại ray KP70, có các đặc trưng : -H k = 2750 mm -Bề rộng cầu trục :B k = 6300 mm -Nhòp cầu trục : L k = 22.5m . - Khoảng cách 2 trục bánh xe : K = 5100 mm . -Khoảng cách tim ray đến mút ngoài cùng của cầu trục : B 1 = 300 mm -F=500mm , 1.2: Kích thước theo phương đứng : 1.2.1:Cột dưới Chiều cao ray và đệm : giả đònh lấy bằng h r =200 mm Chiều cao dầm cầu chạy : h dcc =1/10 B = 600 mm Không bố trí đoạn cột chôn dưới đất : h m = 0 . SVTH : 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG Chiều cao gabarit cầu trục : H k = 2750 mm Độ võng dàn mái : 1/10 nhòp nhà : f = 300 mm Từ đó tính được : H d = H r – h r –h dcc + h m = 9000 – 200 – 600 + 0 = 8200mm. 1.2.2:Cột trên Chiều cao gabarit cầu trục : H k = 2750 mm Độ võng dàn mái : 1/100 nhòp nhà : f = 240 mm fHhhH kdccrt ++++= 200 = 200 + 600 + 2750 + 200 + 240 = 3990 mm Chọn H t = 4000 mm H d = 8200 mm 1.3 Xác đònh kích thước theo phương ngang : Nhòp nhà xưởng : L = 24000mm Nhòp cầu trục: L k = 22500mm Kích thước phần đầu B 1 = 300mm Khe hở an toàn giữa mép cột trên và cần trục D= 70mm - Khoảng cách từ tim ray đến trục đònh vò : mm LL K 750 2 2250024000 2 = − = − = λ -Chiều cao tiết diện cột trên , chọn sơ bộ : h t = 1/10 H t = 4000 10 1 × =400 mm Chọn h t =500mm -Khoảng cách trục đònh vò đến mép ngoài cột SVTH : 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG λ −++≥ DBha t 1 = 500 + 300 + 70 -750 = 120mm, chọn a = 250 mm , trục đònh vò trùng tim cột trên - Bề rộng cột dưới xác đònh theo công thức : h d = λ + a = 750 + 250 = 1000 mm . Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung ngang dd Hh ) 11 1 10 1 ( −≥ =750-820mm )( 20 1 trdd HHh +≥ =610mm MẶT CẮT KHUNG NGANG Q=30T SVTH : 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG Nhòp cầutrục L K 100 f B 1 h ct a D H K h r d dcc h d A H d H t h 0 II) XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG : 1)Tónh tải mái : Trọng lượng các lớp mái : Panen cỡ lớn : 1.5KN / m 2 . hệ số vượt tải n = 1.1 Bêtông cách nhiệt 0.4KN/ m 2 . hệ số vượt tải n = 1.2 Lớp chống thấm 0.1KN / m 2 n = 1.2 Vữa tô trát 0.8 KN /m 2 n = 1.2 Gạch lá nem 1.2 KN / m 2 n = 1.1 Tổng tải trọng tính toán : g tt = 1.5x1.1 + 0.4x1.2 + 0.1x1.2 + 0.8x1.2 + 1.2x1.1 = 4.53KN / m 2 . Tải tính toán tính trên mặt bằng g tt o = α cos tt g = 995.0 53.4 =4.55 KN / m 2 Trọng lượng kết cấu mái cộng hệ giằng :g tc 1 = 0.3 KN / m 2 . hệ số vượt tải n = 1.2 Giá trò tính toán g tt 1 = 0.3x1.2=0.36 KN / m 2 Trọng lượng kết cấu cửa mái : g tc 2 = 0.12KN / m 2 . hệ số vượt tải n = 1.2 Giá trò tính toán g tt 2 = 0.12x1.2=0.144 KN / m 2 SVTH : 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG Tải trọng các lớp lợp + hệ kết cấu mái + hệ giằng coi như phân bố đều trên suốt nhòp nhà xưởng . mKNLlBgBgBgg tttttt tt /892.2924/126144.0636.0655.4/ 210 =××+×+×=++= ∑ 2) Tải trọng sửa chửa mái : Hoạt tải . Theo TCVN 2737 -1995 : Mái lợp panen btct : 0.75KN/ m 2 mặt bằng nhà xưởng . n = 1.3 Độ dốc mái i = 10% α cos⇒ =0.995 Giá trò tính toán : ./980.0.3.1 cos 75.0 2 mKN a p tt ht =×= Tải sửa chửa dồn về một khung thành tải phân bố đều : mKNBp tt ht /879.56980.0. =×= . 3) Áp lực cầu trục lên vai cột : D max = ∑ icQ yPnn max D min = ∑ icQ yPnn min , n Q =1.2 ; n c = 0.85. Tra bảng cầu trục có được : P max = 315KN . Tổng trọng lượng cầu trục : G = 385 T . Số bánh xe một bên ray : n 0 = 2 . P min = 95 KN Dùng lý thuyết đường ảnh hưởng cho hệ dầm đơn giản , xắp tải và khảo sát hàm tuyến tính để tìm ra vò trí các bánh xe dầm cầu chạy cho giá trò max của ∑ i y . SVTH : 5 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG P 1 P 2 P 4 P 3 Y 3 Y 1 Y 2 Y 4 Với số liệu cụ thể : B = 6300mm . K = 5100mm , thì cách xắp tải như sau sẻ cho giá trò max ( ∑ i y ) từ đó sẻ cho giá trò max của áp lực lên vai cột : y 1 = 1 ; y 2 = 1 6 2.16 − =0.8 ; y 3 = 1 6 1.56 − =0.15 ; y 4 = 0 95.1 321 =++= ∑ yyyy i D max = ∑ icQ yPnn max = 1.2x0.85x315x1.95 = 626.535 KN. D min = ∑ icQ yPnn min = 1.2*0.85*95*1.95 = 188.955 KN. 4) Lực xô ngang của cầu trục : Các số liệu : G xc = 120 KN. Móc mềm có : f ms = 0.1 . n ’ xc = 2 : số bánh xe hãm . n xc = 4 : tổng số bánh của xe con . Lực hãm ngang tác dụng lên toàn bộ cầu trục : .5.31 0 KNT = Lực ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe lên cầu trục do hãm : 75.15 2 5.31 0 0 1 KN n T T === Lực xô ngang cầu trục : SVTH : 6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG KNyTnnT i 717.2895.1*75.15*85.0*1.1. 11 === ∑ Lực xô ngang ở cao trình mặt trên dầm cầu chạy . . 5) Tải trọng gió : Cao trình thanh cánh dưới : H = 12.2 m → k = 1.21 . Cao trình đỉnh mái : H = 9.2 +2.2x2+ 12x0.10 = 14.8 m → k = 1.25 . .23.1 2 21.125.1 = + = tb k Tải trọng gió gồm : Tải phân bố tác dụng lên cột Tải tập trung đặt tại đáy vì kèo . ∑ = ii hckBqnW 0 ' 0 ' ∑ = ii hckBqnW MẶT CẮT KHUNG NGANG 0.7 -0.8 -0.6 -0.6 -0.6 0.8 -0.561 -0.528 Các số liệu có : q 0 = 83 daN / m 2 . n = 1.3 , hệ số vượt tải . B = 6 m . SVTH : 7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG Tính c 1 bằng tra bảng và nội suy : 0 53.8 15 1 =→= α i 64.0 24 4.15 == L H Từ α và H / L , nội suy có được c 1 = -0.561 . Tính c 3 : H / L = 0.64 . ∑ == .524/120/ LB → c 3 = -0.528 . Tính tải tập trung : ∑ = ii hckBqnW 0 = 1.3x83x1.23x6x(0.8x2.2-0.561x0.6+0.7x2.2-0.8x0.6) = = 1977.536 daN = 19.775 KN . ' 0 ' ∑ = ii hckBqnW = 1.3x83x1.23x6x(-0.6x0.6-0.6x2.2 -0.6*0.6-0.528*2.2) = = -2549.4daN = -25.494 KN . Tính tải phân bố đều : .266.668.6268.021.16833.1 0 KNdaNckBnqq ==××××== 136.461.413)528.0(21.16833.1 ' 0 ' KNdaNckBnqq −=−=−××××== III) XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG VÀ TỔ HP NỘI LỰC : III.1 TĨNH TẢI : Các giả thiết tính toán : .30;7 == ct d ct cd J J J J Các số liệu tính toán : tónh tải coi như phân bố đều , có giá trò tính toán : N = 29.892 KN/m . H t = 4 m , H cd = 8.2 m , độ lệch tâm e = 250mm. Nhòp L = 24 m . Bỏ qua trọng lượng cột . SVTH : 8 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG BT2BT1 M 29.892KN/m29.892KN/m Giải bài toán 1 : Lực dọc trong cột trên khung : N 2 = Ql / 2 = 29.892x24 / 2 = 358.704 KN . → Moment lệch tâm ở vai cột : M = N 2 x e = 358.704 x 0.25 = 89.676 KNm . Hệ cơ bản : ptct : r 11 ϕ 1 + R 1P = 0 . Mômen ở đầu xà ngang do ϕ =1 24 75.322 cdd xa B JE L EJ M × −=−= =-0.313EJ Mômen ở đầu cột do ϕ =1 gây ra 1−= ctr cd J J µ =7-1=6 h h ctr = α = 2.12 4 =0.328 A=1+ αµ =1+0.328x6=3.295 B=1+ µα 2 =1+0.328 2 x6=1.752 C=1+ µα 3 =1+0.328 3 x6=1.247 F=1+ µα 3 =1+0.328 3 x6=1.081 K=4AC-3B 2 =4x2.967x1.211-3x1.069 2 =7.219 =−= h EJ K C M B 1 cot 4 -0.057EJ Phản lực ở đầu cột do ϕ =1 gây ra 22 1 2.12219.7 752.166 × × == h EJ K B R B EJ 1 =0.01EJ 1 r 11 = cot B xa B MM + =-0.313EJ-0.057EJ=-0.369EJ r 1p = B p M = 12 2 ql =29.892x24 2 /12=1434.816(KNm) Góc xoay ϕ = 11 1 r r p − =- EJ369.0 816.1434 − = EJ 057.3887 Mômen cuối cùng SVTH : 9 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG -Ở đầu xà M xa B = × xa B M ϕ + B p M =-0.313EJ × EJ 057.3887 +1434.816=220.111 (KNm) -Ở đầu cột trên M cot B =- × cot B M ϕ =-0.057EJ × EJ 057.3887 =-220.111(KNm) R B = B R .ϕ =0.01EJ 1 EJ 057.3887 =38.042KN Mômen ở vai cột M c = M cot B + R B × h ctr =-220.111+38.042x4=-67.944(KNm) Mômen ở chân cột M A = M cot B + R B × h=-220.111+19.54x12.2=243.997(KNm) C A B D 220.111 67.944 243.997 Giải bài toán 2 Moment lệch tâm ở vai cột : M e = N 2 x e = 358.704x 0.25 = 89.676 KNm M B =- [ ] e M K cB 4)1(3)1( −+− αα =- [ ] 219.7 247.14)328.01(752.13)328.01( ×−+×− x-89.676 =16.653(KNm) R B = [ ] = +−−− h M K AB e )1()1(6 αα [ ] 2.12 676.89 219.7 )238.01(295.3752.1)328.01(6 −+−−− =-10.771KN Momen tại các tiết diện khác M tr C = M B +R B × h 2 =16.653-10.771x4=-26.432(KNm) M d C = M tr C + M e =-26.432+89.676=63.244(KNm) M A = M B +R B × h+ M e =16.653-10.771x12.2+89.676=-25.080(KNm) SVTH : 10 [...]... SVTH : 21 1 +2+ 4+6+ 8 - 429 .69 6 1+ 3 1+ 8 Dưới GVHD :Ths NGÔ VI LONG 1+ 3+5+ 8 28 .508 1+ 8 -23 5.5 62 9.4 02 - 9 42. 5 02 422 .59 7 1 +2+ 7 358.70 4 -11 4.9 01 5 92. 65 6 1+ 3+5+7 -4 01. 8 32 422 .59 7 1 +2+ 422 .59 7 1 +2+ 3+5+ 7 986.47 358.70 4 -25 1. 643 9 1 +2+ 4+6+8 18 8.85 4 -4 42. 12 0 1 +2 …+3+5+8 422 .59 11 .699 7 1 +2+ 3 986.47 8 1 +2+ 3 …+5+8 922 .58 6 986.47 8 7 91. 496 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG IV – THIẾT KẾ CỘT :...  = 12 2 cm2   =  R 21 δ b = (1 /20 -1/ 30)ht =10 -16 .7mm chọn δ b = 12 mm bc =1/ 12 - 1/ 15Ht =26 6.6-333.3mm chọn bc =28 0mm δ c = (1 /20 -1/ 36)bc =8.33 -15 mm chọn δ c = 14 mm Chọn trước tiết diện như bên : x x Tính các đặc trưng hình học : SVTH : 23 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG 1 .2 × 47 .2 3 28 1. 4 3 + 2 × (28 × 1. 4 × 24 . 32 + ) = 56 823 cm 4 12 12 3 3 1. 4 × 28 47 .2 × 1 .2 J2y = 2 + = 5 12 9 cm 4 12 12 F = 2. .. × 21 1) Chọn tiết diện cột dưới : hình vẽ bên L1 00X 12 y y Cột dưới 1. 1 Tính các đạc trưng hình học : SVTH : 26 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG 1. 1 .1: Nhánh cầu trục : Fnh1 = 0.8 × ( 32 − 2 × 1. 0) + 2 × 1. 0 × 15 = 54cm 2 30.0.83 1. 0 *15 3 J x1 = + 2. ( ) = 563.78cm 4 12 12 0.8 × 303 1. 03 × 15 + 2( + 1. 0 × 15 × 15 .5 2 ) = 9 010 cm 4 12 12 J y1 J1x rx1 = = 3 .23 ; ry1 = = 12 . 92 Fnh1 nh1 J y1 = lnh1... Moment quán tính của nhánh đối với trục x-x : J x2 = 30 × 1. 4 3 + 1. 4 × 30 * ( 2. 579 − 1. 4 / 2) 2 + 2 * (20 9 + 22 .8 * (2. 91 + 1. 4 − 2. 579) 2 ) = 709.78cm 4 12 Moment quán tính của nhánh đối với trục y-y : J y2 1. 4 × 30 3 = + 2 × (22 .8 × (16 − 2. 91) 2 + 20 9) = 11 3 81. 47cm 4 12 SVTH : 27 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP J x2 = 2. 85; ry 2 = Fnh 2 rx 2 = λx 2 = GVHD :Ths NGÔ VI LONG J y2 = 11 .4 Fnh 2 l y 2 820 l nh 2 10 0... LONG MB=-3. 423 x16.994=-58 .17 0(KNm), M B' =-3. 423 x -26 .973 = 92. 36(KNm) tr M B' =-3. 423 x64.359= -22 0.9 31( KNm),MA=-3. 423 x -25 .593 = 87.6 12 ( KNm) d RB=-3. 423 x -10 .9 92= 37. 627 KN RC= -1. 032x10.9 92= -11 .348KN -58 .17 0 -22 0.9 31 -17 .544 92. 36 27 .847 87.6 12 -66.630 26 . 423 Phản l c trong liên kêt thêm r1p=-RB-RC=-37. 627 +11 .348= -26 .27 9KN Chuyển vò ẩn số − 26 .27 9 h2 ∆=− EJ =29 .26 6 =- 10 .955 r 11 EJ h3 r1 p -58 .17 0 42. 626 ... SVTH : 17 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG MB 32. 789 -49.675 QB B -22 .4 12 33.954 -10 8.0 32 QB=- A 71. 308 2 BC − 3 AF qh =33.439KN 2K QC =22 .072KN R1p= -(QB+QC+Wd+Wh)= -(33.439 +22 .0 72+ 16 . 524 +28 .3 61) = -10 0.397 KN − 10 0.397 h2 ∆=− EJ =11 1.806 = - 10 .955 r 11 EJ h3 r1 p 32. 789 -49.675 1 62. 857 B -37.936 KNm -449.5 61 -22 .4 12 33.954 M1 -10 8.0 32 A 0 MP 71. 308 Ta có kết qủa MB =11 3 .1 82 (KNm) MC = -13 0.068(KNm)... 34.59 2 + 28 .456 × = 38.609 Fx 2 × 7 .28 λ = λtd R / E = 1 .22 1 Kiểm tra với cặp nội l c: M1 = -4 01. 832KNm , N1 = 9 92. 856 KN e1 = m1 = M1 = 0.405m = 40.5cm N1 e1 e1 Fd y1 13 7.6 × 62. 02 = = 40.5 × = 1. 14 1 Jd 3 029 79.8 Với λ = 1 . 21 1; m1 = 1. 14 tra bảng phụ l c 5 , tìm được ϕlt = 0.443 SVTH : 29 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP ⇒σ = GVHD :Ths NGÔ VI LONG N1 9 92. 856 = = 16 .28 KN / cm 2 < 21 KN / cm 2 ϕ lt Fd 0.443 *13 7.6... 42. 626 -17 .544 B -22 0.9 31 -9.93 -57.549 A 87.6 12 M1 Kết quả -66.630 92. 36 27 .847 0 MP 26 . 423 Cột phải SVTH : 14 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP MB =29 .26 6 EJ h2 x1.457 2 -58 .17 0= -15 .544(KNm) h EJ M B' =-0.339 d MC=-60 .17 3(KNm) EJ h2 x29 .26 6 + 92. 336= 82. 406(KNm) h2 EJ M C ' =37.777(KNm) EJ h2 x29 .26 6 -22 0.9 31= -23 0.8 61( KNm) h2 EJ M C ' =-56.700(KNm) M B' =-0.339 tr GVHD :Ths NGÔ VI LONG EJ h2 MA=-4. 0 21 2 x29 .26 6 +87.6 12 = -30.063(KNm)... các nhánh cột : SVTH : 28 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP N nh1 = N1 × GVHD :Ths NGÔ VI LONG y2 M 1 37 .15 4 01. 8 32 − = 922 .856 × + = 764.394KN C C 97. 4 21 0.97 4 21 N nh 2 = N 2 × y1 M 2 60 .26 9 42. 5 02 − = 5 92. 656 × + = 13 34.04 KN C C 97. 4 21 0.97 4 21 2. 1: Kiểm tra nhánh cầu trục : Từ λmax = max{ 34.055;63. 023 } = 63. 023 ⇒ ϕ = 0.808 ⇒σ = N nh1 764.394 = = 17 .51KN / cm 2 < 21 KN / cm 2 ϕ Fnh1 0.808 × 54 2. 2: Kiểm tra nhánh... lnh1 11 0 = = 34.055 rx1 3 .23 λ x1 = l y1 λ y1 = ry1 = 820 = 63. 423 12 . 92 1. 1 .2 : Nhánh mái : L1 00X 12 có : F = 22 .8 cm2 , Jx = Jy = 20 9cm4 , z = 2. 91 cm Fnh2 = 1. 4 × 30 +2 × 22 .8 = 87.6cm2 Moment quán tính của tiết diện đối với mép ngoài tiết diện : Sx = 1. 4 × 30 × 1. 4 /2+ 2 × 22 .8 × (1. 4 +2. 91) = 22 5.936 cm3 Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép ngoài tiết diện : c0 = Sx 22 5.836 = = 2. 579cm Fnh 2