đồ án tốt nghiệp kết cấu thép2

Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT ĐỒ ÁN THÉP 2 Mã đề: 32 Số liệu tính toán của đồ án: Khẩu độ L: 19 m Sức nâng cần trục Q: 20 t Bước cột B: 9 m Số bước cột: 8 m Cao trình đỉnh ray H r : 7m Địa điểm XD: BRVT Công trình 1 tầng, có chế độ làm việc trung bình, có 8 nhịp PHẦN 1 :XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG (KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG VÀ THEO PHƯƠNG NGANG NHÀ) I>. Các số liệu tra bảng: -Từ các số liệu ban đầu : L =19 m ,Q= 20t , ta tra catalo của cầu trục và chọn ra cầu trục phù hợp với các dữ liệu sau : Đồ án kết cấu thép - 1 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT - Loại ray thích hợp: KP -70 -Chiều cao H k =2.4 m(chiều cao gabarit của cầu trục, tính từ cao trình đỉnh ray đến điểm cao nhất của cầu trục ) -Nhòp cầu trục L k =17.5 m (tính bằng khoảng cách giữa 2 tim ray) - Bề rộng cầu trục B k = 6.3 m (kích thước tính theo phương dọc nhà của cầu trục) - Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe của cầu trục K = 4.4m - Kích thước B 1 = 0.26m (kể từ tim ray đến mép ngoài cùng của cầu trục) II>.Xác đònh các kích thước theo phương đứng : - Giả sử theo nhiệm vụ thiết kế , ta có cao trình đỉnh ray H r = 7 m - Chiều cao hr giả đònh lấy bằng 0.2 m => hr =0.2 m - Chiều cao dầm cầu chạy h dcc = 1/10 B = 9x1/10 = 0.9 m - Chọn h m = 0 m - H k = 2.4 m - Độ võng của mái lấy bằng 1/100 nhòp nhà => f = 0.19 m ==> Từ các số liệu trên ta xác đònh được chiều cao thực của cột dưới H d = H r -h r -h dcc -h m = 7 - 0.2 - 0.9 -0 = 5.9 m => Chiều cao phần cột trên được xác đònh theo : H t = h r + h dcd + H k +100 + f =0.2+0.9+2.4+0.1+ 0.19 = 3.79 m -Vì các số trên ta nên lấy làm tròn số là bội của 0.2 m,như vậy chiều cao phần cột trên nên lấy H t = 3.8 m , chiều cao phần cột dưới H d =6 m III>.Xác đònh các kích thước theo phương ngang nhà: -Khoảng cách từ tim ray cho tới trục đònh vò : λ = (L-L k )/2 = (19-17.5)/2 = 0.75 m -Do nhà công nghiệp có cầu trục có Q=20T do sức nâng trục khơng lớn nên ta chon phương án cột tiết diện khơng đổi - Chọn sơ bộ chiều cao tiết diện cột trên và cột dưới : h t = h ct = h d ≥ 1/20 *(H t +H d ) = (3.8+6)/20 = 0.49 (m) , chọn h t = 0.5m -Khe hở an toàn từ giữa cầu trục và cột D = 0.07 m -Khoảng cách từ trục đònh vò đến mép ngoai cột : a =0 (do Q=20t <30t) -Khe hở an toàn từ giữa cầu trục và cột D = 0.06 ÷ 0.075 m IV>. Kích thước dàn mái : -h o =2.2 m (chiều cao biên củadàn mái ) -l=L-2*h t =19-0.5*2 =18m(chiều dài dàn mái) -h =2.2+15*10/100 =3.7 m (chiều cao tối đa của dàn mái ) -Dàn mái có dạng như hình vẽ: Đồ án kết cấu thép - 2 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT Với d 1 =2.5385 m; d 2 =4.062 m V>. Hệ giằng :gồm hệ giằng cánh trên ,hệ giằng cánh dưới , hệ giằng đứng và hệ giằng cột được bố trí cho lưới cột gồm có 8 bước cột ( B=9 m & L=19m) , bố trí như hình vẽ : Đồ án kết cấu thép - 3 - 5.000 4.000 4.000 5.000 3000 HỆ GIẰNG CÁNH TRÊN TL 1/500 18,000 19,00019,000 18,000 HỆ GIẰNG CỘT TL 1/500 1 1 HỆ GIẰNG ĐỨNG TL 1/500 HỆ GIẰNG CÁNH DƯỚI TL 1/500 Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT PHẦN 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG I>.Tải trọng tác dụng lên dàn: -Trọng lượng bản thân của kết cấu chòu lực mái . -Trọng lượng bản thân cột ,dầm cầu chạy , dầm hãm ,các hệ giằng cột trên và cột dưới . -Vật liệu lợp mái . -Kết cấu bao che xung quanh nhà. a>Tải của mái: (tónh tải) -Tole và xà gồ g c t =20kg/m 2 -Trọng lượng bản thân của dàn và giằng: g c d =1.2*n d * L =1.2*0.8*19 = 18.24 kg/m 2 mặt bằng => tải trọng thường xuyên: g = B* ∑gi =9*(20+18.24) = 344.16 (kg/m) b> Tải trọng sửa chữa mái :(hoạt tải) do mái lợp vật liệu nhẹ (tole) nên tải trọng sửa chữa mái được lấy bằng 30kg/m 2 với hệ số vượt tải n =1.3 => tải trọng tạm thời : p = B* n*p’ =9*1.3*30 = 351 (kg/m) *Tải tác dụng lên dàn mái được quy về lực tập trung tại nút dàn: -Tónh tải: -Hoạt tải: II>.Tải trọng tác dụng lên cột: (do ta giải nội lực bằng máy nên tải trọng của mái sẽ tự động truyền xuống cột ) a> .Trọng lượng bản thân của dầm cầu trục: (tónh tải) -G ct = n ct * L dct 2 =n ct * B 2 = 25* 9 2 =2025(kg) (do cầu trục làm việc ở chế độ nhẹ & tb) -Ngoài ra còn có trọng lượng bản thân của cột và vách bao. b>.Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục: -P c Max =20 (t) (được tra từ catalo cầu trục) -P c Min = (Q+G)/n o - P c Max = (20+29.83)/2 – 20 = 4.92 (t) Đồ án kết cấu thép - 4 - P1 =344.16*2.5385/2= 436.83kg =0.437t P2= P1*2 =873.66 kg=0.874t P3=P1+344.16*4.062/2 =1135.82kg =1.135t P4= 698.99 kg= 0.699t P’1 =351*2.5385/2= 445.51kg =0.446t P’2= P1*2 =891.02 kg=0.89 P’3=P1+351*4.062/2 =1158.39 =1.16t P’4= 712.88 kg= 0.71t Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT với Q=20 t ; G =29.83 t( trọng lượng toàn cầu trục tra từ catalo) ;n o =2(số bánh xe ở 1 bên ray) ==> tìm D max (áp lực lớn nhất của cầu trục tác dụng xuống cột do P c Max ở vò trí bất lợi nhất ) dược tính bằng công thức : D max =n*n c * P c Max *∑y i Với n=1.2 ; n c = 0.85; y i là tung độ các đường ảnh hưởng => D min được tính theo công thức : D min = n*n c * P c Min *∑y i Từ các kích thước của cầu trục B ct = 6.3m, đáy K = 4.4m =>ta có thể sắp xếp các bánh xe cầu trục như sơ đồ sau : => y1 =1 ; y2 =0.68 ; y3=0.51 ;y4 =0.19 => ∑ yi= 2.38 => D max = 48.55 t => D min = 11.94 t c>.Tải trọng do lực hãm của xe con: -Ta có công thức tính lực ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục do hãm : T c 1 = 0.05*(Q+G xe )/n o =0.05*(20 + 8.5 )/2 = 0.71 t => các lực hãm T c 1 sẽ tác dụng lên rây tạo ra lực hãm T được tính theo công thức : T = n* n c * T c 1 *∑ yi = 1.2* 0.85*0.71*2.38 = 1.72 t Với ∑ yi là tổng tung độ các đường ảnh hưởng Ngoài ra tác dụng lên cột còn có các tải trọng khác như :trọng lượng kết cấu bao che , tường ,cửa … mà cách xác đònh còn tuỳ thuộc vào cấu tạo và cách liên kếùt của chúng với cột. Trọng lượng bản thân cột có thể xác đònh gần đúng trước khi tính toán tiết diện cột. III>.Tải trọng gió tác dụng lên khung: a>.Tải trọng gió phân bố đều lên cột : được tính bằng công thức : -Phía đón gió(gió đẩy): q = n*q o *k*c*B (kg/m) -Phía khuất gió (gió hút):q’= n*q o *k*c’*B (kg/m) với n=1.3 ; q 0 =83 kg/m 2 ; c= 0.8 ; c’=0.6 ; k=1.28; B=9 m ( Cao trình Z=9.8m) Đồ án kết cấu thép - 5 - 9000 9000 1 P1 P2 P3 P4 4400 2900 4400 y3 y1 y2 y4 4400 17004400 4600 2900 Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT , ,c c -hệ số khí động phía đoán gió và phức gió. 0 q -tải trọng gió tểu chuẩn vùng BRVT. b>.Tải trọng gió tác dụng lên mái :tải trọng gió tác dụng đều lên mái được quy vềø lực tập trung tại nút dàn theo công thức sau: -Phía gió đẩy :W = k*n*q o *d*B*ce -Phía gió hút: W ’ = k*n*q o *d*B*ce’ => sơ đồ tải trọng gió ( giả đònh gió tác dụng là gió trái) : Với d1=2.5385 m; d2 =4.062 m; ce = -0.54 ;ce’ = -0.4 => W1 = k*n*qo*B*ce*d1/2 =1.18*1.3*83*9*(-0.54)*2.5385/2 = 785.39 kg =0.79t => W2 = k*n*qo*B*ce*d1 = 1.18*1.3*83*9*(-0.54)*2.5385 = 1570.78 kg =1.57 t =>W3 = k*n*qo*B*ce*(d1+d2)/2 =1.18*1.3*83*9*(-0.54)*(2.5385 +4.062)/2 = 2042.14 kg =2.04 t => W4 = k*n*qo*B*ce*d2/2 = 1.18*1.3*83*9*(-0.54)*4.062/2 = 1256.76 kg = 1.26t =>W’1 = k*n*qo*B*ce’*d1/2 =1.18*1.3*83*9*(-0.4)*2.5385/2 = 581.78 kg = 0.58t => W’2 = k*n*qo*B*ce’*d1/2 =1.18*1.3*83*9*(-0.4)*2.5385 =1.16 t => W’3 = k*n*qo*B*ce’*(d1+d2)/2 =1.18*1.3*83*9*(-0.4)*(2.5385 +4.062)/2 = 1.51 t => W’4 = k*n*qo*B*ce’*d2/2 = 1.18*1.3*83*9*(-0.4)*4.062/2 = 0.93t Bảng phân bố tải trọng gió lên cột theo chiều cao: Chiều caoZ(m) Hệ số k q đẩy(t/m) q’ hút 9.8 1.18 0.54 0.4 K=1.19( tra bảng 5 TCVN: 2737-1995) q, q , ( tra bảng 6 TCVN: 2737-1995) với i=10%, ,0 425= α Thống kê tải trọng: -TT:tónh tải của mái &trọng lượng bản thân dầm cầu trục , tải trọng vật liệu bao che. -HT1 &HT2 :hoạt tải sửa chữa mái P tác dụng lên mái trái hoặc mái phải.(P có thể cùng lúc tác dụng lên cả mái trái và mái phải) Đồ án kết cấu thép - 6 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT -GT & GP: tải trọng dưới dạng phân bố đều q&q’tác dụng lên cột và tập trung W&W’ tác dụng lên mắt dàn. - HT3 &HT4 :áp lực đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên 2 vai cột cùng lúc ( Dmax& Dmin) theo cột trái hoặc cột phải . -HT5 &HT6 :Lực hãm của xe con T tác dụng theo phương ngang nhà theo bên trái hay bên phải. Tổ hợp tải trọng : 1>TT+HT1 2>TT+HT2 3>TT+GT 4>TT+GP 5>TT+0.9*(HT1+GT) 6>TT+0.9*(HT1+GP) 7>TT+0.9*(HT2+GT) 8>TT+0.9*(HT2+GP) 9>TT+0.9*(HT1+HT2+GP) 10>TT+0.9*(HT1+HT2+GT) 11>TT+HT3 12>TT+HT4 13>TT+0.9*(HT3+GP) 14>TT+0.9*(HT3+GT) 15>TT+0.9*(HT4+GP) 16>TT+0.9*(HT4+GT) 17>TT+0.9*(HT3+HT5) 18>TT+0.9*(HT3+HT6) Đồ án kết cấu thép - 7 - 19>TT+0.9*(HT4+HT5) 20>TT+0.9*(HT4+HT6) 21>TT+0.9*(HT3+HT5+GP) 22>TT+0.9*(HT3+HT6+GT) 23>TT+0.9*(HT4+HT5+GP) 24>TT+0.9*(HT4+HT6+GT) 25>TT+0.9*(HT3+HT6+GP) 26>TT+0.9*(HT3+HT5+GT) 27>TT+0.9*(HT4+HT6+GP) 28>TT+0.9*(HT4+HT5+GT) Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT PHẦN 3:KẾT QUẢ NỘI LỰC Sơ đồ chất tải: a>TT: b>HT1: Đồ án kết cấu thép - 8 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT c>HT2: d> HT3: Đồ án kết cấu thép - 9 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT e>HT4: f> HT 5: Đồ án kết cấu thép - 10 - [...]... g>HT6: h>GT: Đồ án kết cấu thép - 11 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT i> GP: Biểu đồ bao nội lực: * Bao momen: Đồ án kết cấu thép - 12 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT *Bao lực cắt: * Bao lực dọc: Đồ án kết cấu thép - 13 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT Số hiệu các phần tử trong khung : Bảng giá trò bao nôïi lực của cột và vai cột: (kg-cm) Do cột nhà công nghiệp có ht=hd => ta chỉ cần in kết quả nội... 2cm(theo cấu tạo); khoảng cách cấu tạo giữa 2 bulong d = 4d = 4*2 =8 cm Đồ án kết cấu thép - 33 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT -Tính toán đường hàn liên kết thanh cánh trên với bụng cột: +Đường hàn sống :lhs≥ α*N/(2*0.7*hh* Rgh ) +2 = 0.7*565.4/(2*0.7*0.6*1800) +2 =0.26cm => chọn theo cấu tạo lhs= 5 cm +Đường hàn mép :lhm≥ (1-α)*N/(2*0.7*hh* Rgh ) +2 = 0.3*565.4/(2*0.7*0.6*1800) +2 =0.11cm => chọn theo cấu. .. PHẦN 4: THIẾT KẾ CỘT , VAI CỘT VÀ LIÊN KẾT CHÂN CỘT A>.THIẾT KẾ CỘT : 1>.Chiều dài tính toán của cột trong và ngoài mặt phẳng khung (tiết diện không đổi): -Chiều dài hình học của cột được tính từ mặt móng đến liên kết đầu tiên với dàn =>l= Hd +Ht =6 +3.8 =9.8 m - Sơ đồ tính của côït như sau: Đồ án kết cấu thép - 22 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT => chiều dài tính toán của cột được xác đònh theo công... theo cấu tạo : lhm= 5 cm 2>.Nút có thanh cánh : gồm 3 nút (c), (d)& (f) a>.Nút (c): -Sơ đồ nội lực của nút (c): - Liên kết hình học của nút (c) : -P = 4743*sin35o-1973* sin 52o =1165 kg < Pmax=1200kg => chọn P=1200kg -Nội lực tính toán đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã :∆N = 5161565 =4596 kg -Đường hàn sống &mép liên kết thanh cánh với bản mã được tính toán với nội lực: Ns=SQRT [(k*∆N±0.5*P*tgα)2... =1423/(0.75*0.6*1620) +1 =3.9 cm=> chọn lhm = 5 cm b>.Nút (d) : -Sơ đồ nội lực của nút (d): -Liên kết hình học của nút (d): -Quá trình tính toán của nút (d) tương tự nút (e) với P =1680kg -Nội lực tính toán đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã :∆N = 54135161 = 252 kg -Đường hàn sống &mép liên kết thanh cánh với bản mã được tính toán với nội lực: Ns=SQRT [(k*∆N±0.5*P*tgα)2 +(0.5*P)2] /2 Nm = SQRT... 5 cm -Tính toán mối nối: chọn thanh nối 2L 140x90x8 => Fgh =100.8 cm2 Đồ án kết cấu thép - 35 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT Nq= 1.2*5161 =6193 kg ;Fq =100.8 +30 =130.8 cm2; σ q =6193/130.8 =47.35 => Ngh =47.35*100.8 =4773 kg => ∑lhgh = 4773/(1*0.4*0.7*1800) = 9.5 cm=> lấy theo cấu tạo => lhgh ≥ 5 cm c>.Nút (f): -Sơ đồ nội lực của nút (f): -Liên kết hình học của nút (f): -Lực tính toán của mối nối... c>.Tính liên kết giữa cánh và bụng: -Chiều cao đường hàn cần thiết : hh ≥ Q*Sc /(2*β*Rg*Jx ) =36700*317.25 /(2*0.7 *1800*16250.8) = 0.28 cm => để chống rỉ chọn chiều cao đường hàn liên kết giữa cánh và bụng dầm h h =0.4cm => Vai cột và các liên kết của vai cột với cột thoả mãn các điều kiện chòu lực -Liên kết của vai cột được xác đònh như hình: 5>Thiết kế liên kết chân cột: Các dữ liệu tính toán thiết... a-b do dàn được liên kết trực tiếp với cột nên ta chỉ cần tính toán tại nút a&b - Đối với các nút mà tại đó số thanh chòu nén ≥ số thanh chòu kéo thì ta coi nút đó có liên kết khớp Đồ án kết cấu thép - 29 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT - Ta có nội lực lớn nhất trong thanh bụng N=-4742.7kg => chọn bề dày bản mã δ bm = 1.2cm I>.Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn : 1>.Thanh cánh trên (chòu nén) :... 0.7*1800 =1260 kg/cm2 Chọn hhsh=hm= 6 mm =0.6 cm, hệ số điều kiện làm việc của thanh cánh γ=1 => lhsc =1590/(1*0.6*1260) +1= 4.15cm=> chọn theo cấu tạo được lhsc = 5 cm lhmc = 709/(1*0.6*1260) +1= 2.4cm=> chọn theo cấu tạo được lhmc = 5 cm -Nội lực tính toán mối hàn của thanh bụng & thanh xiên đầu dàn vào bản mã: Đồ án kết cấu thép - 34 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT Ns = k*4743 =0.7*4743 = 3320 kg Nm... mắt dàn: 1>Mắt liên kết dàn với cột :ta thiết kế nút trên và nút dưới liên kết cứng với cột a>.Nút (a):(Nút dưới) -Nội lực của nút (a) :biểu diễn theo hình vẽ ,trong đó R là phản lực của gối đỡ -Các chỉ tiêu hình học của nút dàn (a) được biểu diễn theo hình vẽ: Đồ án kết cấu thép - 31 - Phan Thanh Lâm Mssv:21110061CT +Ta chọn số bulong liên kết n = 8 ;bố trí trọng tâm vùng liên kết bu long trùng với . -6670. 72 -930. 12 -835335 0 -3 529 0.7 1560. 12 -4 126 5.1 410 -6670. 72 -930. 12 -453986 410 -3 529 0.7 1560. 12 -680914 820 -6670. 72 -930. 12 - 726 37.9 820 -3 529 0.7 1560. 12 -1 320 5 62 1 27 3 27 0 - 327 28.8 - 66 92. 26 -3 527 700. -4108.78 - 48 32. 12 -23 66 323 410 - 321 29.7 - 29 16.08 -25 35991 820 -4108.78 - 3393. 02 -680171 820 - 321 29.7 -997 .28 -1733751 1 18 3 18 0 -3509.67 4834.88 26 93939 0 - 327 28.8 627 1 .22 321 1505 410 -3509.67 29 16.08. 46 425 05 410 - 321 29.7 29 16.08 25 35991 410 -4108.78 48 32. 12 2366 323 820 - 321 29.7 997 .28 1733751 820 -4108.78 3393. 02 680170.9 1 17 3 17 0 -4108.78 - 627 1 .22 -46 425 05 0 - 321 29.7 - 4834.88 -4 124 939 410