Đồ án kết cấu thép, TCVN 338 2005, l=22m, b=6m,=10t, chiều dài nhà 11x6=66m

Các thanh giằng chéo này cĩ đường kính khơng được nhỏ hơn 12mm, nên ta GIẰNG CHÉO DỌC NHÀ GIẰNG CHÉO NGANG NHÀ Mặt bằng bố trí giằng mái.. Giằng cột: Hệ giằng cột cĩ tác dụng bảo đảm độ

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

Mã đề: 111

I Tiêu chuẩn thiết kế:

- TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động

- TCVN 338-2005 Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế

II Số liệu thiết kế:

Hàn tay, dùng que hàn E42

III Xác định các kích thước chính của khung ngang:

Bề rộng Gabarit BK = 3830(mm)

Bề rộng đáy KK = 2900(mm)T.lượng cầu trục G = 7.16(T)T.lượng xe con Gxc = 0.803(T)

Áp lực Pmin = 18.3(kN)

1.Theo phương đứng:

Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:

H2 = Hk + bk = 0.96 + 0.3 = 1.26 (m)

Với : bk = 0.3 (m) - khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang

Hk = 0.96 (m) - theo thông số cầu trục đã chọn

→ chọn H2 = 1.3 (m)

Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:

H = H1 + H2 + H3 = 7.5 + 1.3 + 0 = 8.8 (m)

Trong đó : H1 - cao trình đỉnh ray, H1 = 7.5 (m)

H3 - phần cột chôn dưới cốt nền, coi mặt móng ở cốt ±0.000 (H3 = 0).Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:

Ht = H2 + Hdct + Hr = 1.3 + 0.6 + 0.2 = 2.1 (m)

Trong đó : Hdct - chiều cao dầm cầu trục, chọn sơ bộ Hdct= 0.6 (m)

Hr - chiều cao của ray và đệm, lấy Hr=0.2 (m)

Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:

Hd = H - Ht = 8.8 – 2.1 = 6.7 (m)

2 Theo phương ngang:

Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a = 0) Khoảng cách từ trục định

vị đến trục ray cầu trục:

)

(25.12

5.19-222

120

1()

15

120

BA

Các kích thước chính của khung ngang

CHƯƠNG I:

THIẾT KẾ HỆ GIẰNG

I Hệ giằng mái và hệ giằng cột:

1 Hệ giằng mái:

Được bố trí trong mặt phẳng thân cánh trên tại hai đầu hồi (hoặc gần đầu hồi),

đầu khối nhiệt độ và ở giữa nhà tùy theo chiều dài nhà, sao cho khoảng cách giữa các

giằng bố trí cách nhau khơng quá 5 bước cột Bản bụng của hai thanh xà ngang cạnh

nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập

Các thanh giằng chéo này cĩ đường kính khơng được nhỏ hơn 12mm, nên ta

GIẰNG CHÉO DỌC NHÀ

GIẰNG CHÉO NGANG NHÀ

Mặt bằng bố trí giằng mái.

2 Giằng cột:

Hệ giằng cột cĩ tác dụng bảo đảm độ cứng dọc nhà và giữ ổn định cho cột,

tiếp nhận và truyền xuống mĩng các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà như tải

trọng giĩ lên tường hồi, lực hãm dọc nhà của cầu trục

Nhà cĩ cầu trục với sức nâng dưới là 10 tấn < 15 tấn nên ta dùng thanh giằng

chéo chữ thập bằng thép trịn trơn cĩ đường kính là 20mm (φ20)

6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000

+8.800

±0.000

CHI TIẾT A CHI TIẾT B

Lỗ ô van 25x40

200

Hàn góc hf=6 Hàn góchf=6

Hàn góc hf=6

Hàn góc hf=6

Hàn góc hf=6

Hàn góc hf=6

250 250 500

Giằng cột φ 20 L100x100x5

Lỗ ô van 25x40 Bản thép 100x70x5

125 125

250

150 200 150 500 125

125 250

Giằng cột φ 20 L100x100x5 Bản thép 100x70x5

Lỗ ô van 25x40

CHI TIẾT E CHI TIẾT D

Hàn góc hf=6

Hàn góc hf=6

Hàn góc hf=6 Hàn góc

Cấu tạo các chi tiết giằng

CHƯƠNG II:

THIẾT KẾ TẤM LỢP TOLE

1 Tải trọng tác dụng lên tấm tôn sóng:

Tấm tôn sóng được tính toán như một dầm liên tục hoặc dầm đơn giản nhận

xà gồ làm gối đỡ với bề rộng B = 100 cm

Gồm có: tải trọng gió, trọng lượng bản thân và hoạt tải mái Thường thì tôn có

độ dốc i ≤ 20%, do vậy tải trọng gió có chiều ngược với hoạt tải mái và trọng lượng bản thân của tấm tôn Ta chọn tổ hợp tải có trị tuyệt đối lớn nhất để tính toán

a.Tải trọng gió:

B C k n q

 nq : Hệ số vượt tải đối với tải trọng gió, lấy bằng 1,2

 B : Diện hứng gió, tính trên 1m tính toán B = 100 (cm)

22000

B A

=

=

L H

Chiều cao của đỉnh mái là:

8.8+11x10/100= 9.9 (m)

Tra bảng kết hợp nội suy ta xác định được :

178.1)5-9.9(5-10

07.1-18.107

)4.0(178.12.183

b.Hoạt tải mái :

B n p

q2 = c× p× (daN/m).

Trong đó: + pc : hoạt tải mái tiêu chuẩn pc = 30 (daN/m2)

+ np : hệ số vượt tải, lấy bằng 1.3

+ B : Diện tác dụng lên tấm tôn, tính trên 1m tính toán B = 100 (cm)

→ q2 =30×1.3×1=39 (daN/m).

c.Trọng lượng bản thân tấm tôn :

B n g

q3 = c× g× (daN/m).

T c

g =1.2×δ ×γ

Trong đó : + gc : Trọng lượng tiêu chuẩn của tấm tôn

+ δ : bề dày tấm tôn

+ Hệ số vượt tải 1,2 kể đến phần tôn dập sóng

+ γT = 7850 (daN/m3) : Khối lượng riêng của vật liệu làm tấm lợp + ng : hệ số vượt tải, lấy 1,1

+ B : Bề rộng tính toán của tấm tôn, B = 100 (cm)

→ q3 =1.2×0.0004×7850×1.1×1= 4.15 (daN/m).

d Tổ hợp tải trọng tác dụng lên tấm tôn:

Chọn tổ hợp nguy hiểm trong các tổ hợp sau:

- TH1 : qTH1 = q1 + q3 = -46.93 + 4.15 = -42.78 (daN/m)

- TH2 : qTH2 = q2 + q3 = 39 + 4.15 = 43.15 (daN/m)

e Nội lực và kiểm tra tiết diện tấm tôn:

a=1.1(m)

α

6.6)71.5cos

1.1(15.438

18

04.04.6(7)65.104.0212

04.02

85.02(2)12

5.204,0(16

3

×

×+

= 4.08cm4

Tính moment kháng uốn:

47.265.1

08.4max

.2

660max = =

)71.5cos/150(27.36384

5384

5

6

4 4

l q f

(cm)

Với : 1.1 36.27

15.42.1

39

−

=+

Nên tấm tôn thiết kế thỏa điều kiện độ võng

2 Tải trọng tác dụng lên xà gồ:

Gồm có: trọng lượng của tấm lợp, trọng lượng bản thân xà gồ và hoạt tải mái

- Trọng lượng của tấm lợp:

77.378500004

.02.12

0

1 1 ) 3 1 30 1 1 77 3 ( cos

) (

× +

×

× +

×

= +

× +

p

c g

=52.57 (daN/m).

→ Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên xà gồ:

76.4143.4995

.0

1.1)3077.3(cos

)(

=+

×+

=+

×+

y

l q M

(daNm)

4.238

620.58

l q M

(daNm)

Với: lx = ly = B = 6 (m)

- Kiểm tra điều kiện bền

8.97311.12

234015

.30

23535

=+

=+

=

y

y x

x

W

M W

M

σ

(daN/cm2) < fγc = 2100 (daN/cm2).Với : γc = 1 : hệ số điều kiện làm việc

- Kiểm tra điều kiện độ võng

45.110018.23010

1.2

60055.41384

5I

(cm).42

.01005.79101.2

60013.4384

5I

(cm).51

.142.045

.0600

51

1 = ≤∆ = =

=

∆

B B

Vậy xà gồ đã chọn là thỏa mãn về điều kiện bền và độ võng

W: giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió

n: hệ số vượt tải (chọn 1.2)

Wo: giá trị áp lực gió theo bảng đồ phân vùng

k: hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao lấy theo TCVN

2737:1995

(k=1.178 nội suy được do chiều cao cột 8.8m)C: hệ số khí động C đối với mặt phẳng đứng:

+ Mặt đón gió: C=+0.8

+ Mặt khuất gió: C=-0.6

a: Khoảng cách đặt sườn tường

- Mặt đón gió:

25.1031.18.0178.1832

.0

46463

cm f

M W f

W

x x

Từ điều kiện bền chọn dầm sườn tường là thép dạng thanh loại chữ C có số hiệu 6CS4x085 (sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp – trang 85)

đỡ tấm vách tole Ta có các thông số sau :

Trọng lượng bản thân của xà gồ là: gxg = 6.38 (kg/m).

- Kiểm tra điều kiện độ võng

52.210099.32710

1.2

60025.103384

5I

.0600

52.2

Vậy dầm sườn tường đã chọn thỏa điều kiện bền và độ võng

.0

1677.31.1

- Trọng lượng bản thân hệ sườn tường bao gồm (hệ dầm sườn tường 9 thanh

và tôn (6x8.8)m quy thành tải tập trung tại đỉnh cột :

58.5436

38.698.8677

=

t

- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 100kg/m

+ Tải tập trung đặt tại đỉnh cột:

6006

II Hoạt tải mái:

Theo 2737:1995, trị số của họat tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái tôn) là0.3 (kN/m2), hệ số vượt tải là 1.3

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

35.2995

.0

63.03

Hoạt tải nửa mái trái và nửa mái phải

II Tải trọng gió:

- Gồm hai thành phần: gió tác dụng lên cột và gió tác dụng trên mái

- TP Cần Thơ thuộc khu vực IIA có áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 83 (kN/m2), hệ

số vượt tải là 1,2

- Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc của mái, ta có số liệu sau:

4.022

8.8

Tải trọng gió phải sang

III Hoạt tải cầu trục:

Số liệu cầu trục 10 (T) :

Ch.cao gabarit Hk = 960(mm)Kh.cách Zmin = 180(mm)

Bề rộng Gabarit BK = 3830(mm)

Bề rộng đáy KK = 2900(mm)T.lượng cầu trục G = 7.16(T)T.lượng xe con Gxc = 0.803(T)

tung độ yi của đường ảnh hưởng, từ đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất vànhỏ nhất cả bánh xe cầu trục lên cột:

P P

i p

n

Dmax = ×γ ×∑ max

i p

n : hệ số tổ hợp, lấy bằng 0,9 khi xét tải trọng do hai cầu trục làm việc

Pmax: áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray

Pmin: áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray ở phía cộtbên kia

yi : tung độ đường ảnh hưởng ∑y i =1+0.157+0.845+0.362=2.364

97.157364.25.671.19.0

max max =n c× p×∑P y i = × × × =

83.42364.23.181.19.0

min min =n c× p×∑P y i = × × × =

nhà theo phương chuyển động do xe con hãm, qua các bánh xe cầu trục sẽ truyền lêndầm hãm vào cột bằng phản lực tựa như của dầm hãm.

- Lực hãm ngang T, truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình đang hãm, Tđược xác định bằng công thức sau:

Trong đó: γp: hệ số vượt tải, γp=1,1

T1 - Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục:

27010

2

)803.010(1.05.0)(

5

o

xe f

o

o

n

Q Q k n

T

T

(kg)

Với : Gxe= 0.803 (T) - trọng lượng xe con

no - số bánh xe của 1 bên cầu trục

kf - hệ số ma sát, lấy bằng 0,1 đối với cầu trục có móc mềm

nc- hệ số tổ hợp lấy 0,9 với cầu trục làm việc ở chế độ nặng

=> Lực hãm ngang lên toàn cầu trục:

632 364

2 270 1 1 9 0

CHƯƠNG VI:

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC

I Các trường hợp chất tải:

II Chọn sơ bộ tiết diện:

1.Chọn sơ bộ kích thước tiết diên cột:

Chiều cao tiết diện cột được chon theo yêu cầu độ cứng:

1

Chọn sw= 6mm

Bề dày bản cánh:

x x

TỈNH TẢI

HT1

HT3

HT5

HT7

GT

GP III Tổ hợp nội lực:

a.Tải trọng:

1 TT (Tĩnh tải)

2 HT1 (Hoạt tải chất nửa mái trái)

3 HT2 (Hoạt tải chất nửa mái phải)

4 HT3 (Hoạt tải chất đầy mái)

5 HT4 (Áp lực đứng của cầu trục lên cột trái)

6 HT5 (Áp lực đứng của cầu trục lên cột phải)

7 HT6 (Lực hãm ngang của cầu trục lên cột trái)

8 HT7 (Lực hãm ngang của cầu trục lên cột phải)

BIỂU ĐỒ BAO LỰC MOMENT M (Kg.m).

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC ( Đơn vị tính : Kg; Kg.m)

Cấu

Kiện

Tiết Diện Nội Lực

M 19458.34 -22054.38 -11767.44

Dưới Vai

Trên Vai

Đỉnh Cột

CHƯƠNG VII:

THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN

I Thiết kế tiết diện cột:

1 Xác định chiều dài tính toán:

Chọn phương án cột tiết diện không đổi Với tỷ số độ cứng của xà và cột tagiả thuyết bằng nhau, ta có:

4.022

8.81:

I H

I L

I

33.114.04.0

56.04.014,0

56,0

=+

+

=+

7.118.833

=

y

l

(m) Là khoảng cách tính từ mặt móng đến dầm hãm

2 Chọn và kiểm tra tiết diện:

Lấy cặp nội lực tại tiết diện dưới vai cột, trong tổ hợp do trường hợp(COM42) gây ra:

Nmax = -19283.75 (Kg)

Mtư = 18699.07(Kg.m)

Qtư = -4547.24 (Kg) Chiều cao tiết diên cột chọn theo yêu cầu độ cứng:

=

h N

M f

N A

.0

75

×

÷+

=

2954312

48)6.020(5.0212

120212

486

=

×

×+

2295432

.20

1007

i l

6.794

.4

1005.3

i

l

.79.110.1.2

21

5

216

8.6819283.75

10018699.07× × =

=

×

=

x x

W

A N

M m

Với 5<m = 5.49 <20 x

69.0486.0

201

Từ đó: m e =ηm x =1.19×5.48=6.5<20 → Không cần kiểm tra bền.

Với λ−x =1.79 và m e =6.5 tra bảng IV.3 phụ lục, nội suy có φe = 0.19

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

2.14758

.6819.0

19283.75

Vậy trị số của mômen tại 1/3 chiều cao cột kể từ vai cột xuống là:

85433

)18699.0744

.11767(

;8543max(

)2

;max(

8.68 19283.75

1005.9349

W

A N

M m

.314

=

c

Với λy=79.6 Tra bảng IV.2 phụ lục (sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp

một tầng, một nhịp - trang 93), nội suy 2 phương ta có: φy = 0.724

* Điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng uốn của cột được kiểm tra theo công thức:

8.12488

.68724.031.0

75.19283

)6.020(5.0

f

t b

Với:

1721

10.1.2)79.11.036.0()

1,036,0(

b

x f

b0 0

→ (thỏa)+ Kiểm tra ổn định cục bộ của các bản bụng:

Ta có:

806.0

101.2)79.115.03.1()

15.03.1

806.0

Tuy nhiên:

806.0

7.283.566.085.085

.0

t

h t C

(cm)

Diện tích tiết diện tiết diện cột không kể đến phần bản bụng bị mất ổn địnhcục bộ:

44.746.07.28212022

2

'= b f t f + C1t w = × × + × × =

A

(cm2) > A = 68.88(cm2)

→ Không cần kiểm tra lại điều kiện ổn định tổng thể

* Kiểm tra chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cột:

Từ kết quả tính toán bằng phần mềm Sap 2000 trong tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió trái tiêu chuẩn (CHUYENVI) có U2= 0 là ∆x = 0 (m)

18.8

II Thiết kế tiết diện xà ngang: (Xà có 2 đoạn như thiết kế):

1 Chọn và kiểm tra tiết diện đoạn x à 4m (thay đổi tiết diện).

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

M = -15269.26 (Kg.m)

Ntu = -3445.96 (Kg)

Vtu = -3979.86 (Kg)Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà do COMB43 gây ra

Moment chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang:

4.7281

2100

10026.15296

f

M W

Chiều cao của tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu theo công thức sau, với bề dày bản bụng chọn sơ bộ là 0.6 (cm)

)8.4140(6.0

4.728)2.115.1

t

W k

h

(cm) →chọn h=40(cm).Kiểm tra bề dày bản bụng chịu lực cắt:

tw = 0.6 (cm) >

1.01120050

86.39792

32

2)12

386.02

404.728()

A

(cm2)

3.2176012

38)6.025(5.0212

23.217602

8.72.3445.96

10026

=

=

x x

W

A N

M m

Do mx=29.7 > 20 →m e =ηm x >20 (vì η≥1) nên tiết diện xà ngang được tính toán

kiểm tra theo điều kiện bền:

24.14531088

10026.152968

.72

96.3445

=

×+

=+

=

x x

38.1088

10026.15296

h

h W

f

t I

VS

=1τ

Môment tĩnh Sf của một cánh dầm đối với trục trung hòa x-x:

140)

125

.03.21760

5.48786.3979

f

t I

QS

τ

(Kg/cm2)

)/(24151

210015

.115

.1)/(18.1360)

6.148(3)6.1335

)6.025(5.0

10 1 2 2

1 2

3.636.0

101.25.55

.5

Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp nén

(không phải đặt sườn dọc).

3.636.0

101.22.32

.3

Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất tiếp (không

phải đặt sườn cứng ngang).

3.636.0

101.25.25

f E

Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp và

ứng suất tiếp (không phải kiểm tra các ô bụng).

Kết luận: Tiết diện xà đã chọn đạt yêu cầu.

2 Chọn và kiểm tra tiết diện đoạn xà 7 m (không thay đổi tiết diện):

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

M = 5061.09 (Kg.m)

N = -3017.79 (Kg)

V = 301.78 (Kg)

Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà do tổ hợp tải trọng COMB3 gây ra:

Moment chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang:

2411

2100

10009.5061

f

M W

Chiều cao của tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu theo

công thức sau, với bề dày bản bụng chọn sơ bộ là 0.6 (cm)

241)2.115.1

t

W k

78.3012

32

=

4.927312

6.22)8.025(5.0212

4.92732

1.78.3017.79

10009

=

=

x x

W

A N

M m

Do m x =17.65 < 20 nên tiết diện xà ngang không cần kiểm tra theo điều kiện bền

+ Tại tiết diện đầu xà có momen uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất trước tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản bụng và bảng cánh

6.22.9.741

10009.5061

h

h W

f

t I

QS

=1τ

3572

2.125)

2.125

⇒

52.148.04.9273

35778.301

f

t I

QS

τ

(Kg/cm2)

)/(24151

210015

.115

.1)/(2.617)

52.14(3)7

THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT

I Chi tiết vai cột:

Với chiều cao tiết diện cột là h = 50 (cm), ta xác định được mômen uốn và lực cắt tạichỗ liên kết consol giữa vai cột với bản cánh cột:

×

×

×+

+

=+

+

≥

c

dv f dct

dct dv

w

f t b

G D

.0

163972

32

dv w

dv w

f t

Q h

I

(cm4)

25.18871

140)

120

38.6.943

108

dv

dv w dv

h W

M

σ

(Kg/cm2)

5.4238

.05.18871

39016397

dv f

t I

VS

τ

(Kg/cm2)

)./(24151

210015

.1)/(14395

.42331238

15,13

2 2

2 2

2 1

2 1

cm Kg cm

⇔

≤+

1250

200

1501

CẤU TẠO VAI CỘT

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

+ Bản cánh của dầm vai:

21

101.22

12

16.91

8.0205

f

E t

b

dv f

+ Bản bụng của dầm vai:

101.25.25

.25.478.0

h

dv w

dv w

- Kiểm tra các đường hàn trong liên kết hàn:

Đường hàn liên kết giữa dầm vai và cột chọn theo cấu tạo là h f =0,6 (cm)

- Chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết dầm vai với bản cánh cộtđược xác định như sau:

+ Phía trên cánh: có 2 đường hàn ⇒l w =20−1=19 (cm).

+ Phía dưới cánh: có 4 đường hàn ⇒l w =0.5×(20−0.8)−1=8.6(cm).+ Ở bản bụng: có 2 đường hàn ⇒l w =38−1=37

- Từ đó, tiết diện và mômen kháng uốn của các đường hàn trong liên kết,xem lực cắt chỉ do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu:

4.44376.0

376.0206.01912

6.019

28.21117

.118007.0)/(1200

4.44

163979

.1055

108.12297

|

2 2

min

2 2

2

min

2 2

cm Kg cm

Kg

t

t A

Q W

M

w

c w w

γβ

t s s

→ Chọn ts = 0.6 (cm)

II Chân cột: