Đồ án kết cấu thép nhà công nghiệp một nhịp một tầng

Đồ án kết cấu thép nhà công nghiệp một nhịp một tầng

GVHD: Ths.NGƠ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT NHỊP MỘT TẦNG CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1. Số liệu riêng chung: - Sức nâng của móc chính: Q= 20(T) - Nhòp nhà xưởng: L= 21m - Cao trình đỉnh ray: H r = 9m. 2. Các số liệu bảng tra: - Loại ray thích hợp: KP70 - Chiều cao H r = 2400 mm - Bề rộng của cầu trục B k = 6300 mm - Nhịp cầu trục L k = 19,5 mm - Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục K = 4400 mm - Kích thước từ tim ray đến mép ngồi của cầu trục B 1 = 280 mm. 3. Xác đònh kích thước theo phương đứng: * Số liệu thiết kế: - Cao trình đỉnh ray, H r = 9000 mm. - Chiều cao ray và đệm, h r = 200 mm (lấy kích thước giả định). - Chiều cao dầm cầu chạy, h dct = B       ÷ 10 1 8 1 = ( 600÷750)  Chọn h dct = 600 mm. - Khơng bố trí đoạn cột chơn dưới đất, h m = 0. - Chiều cao gabarit của cầu trục, H k = 2400 mm. - Độ võng của dàn mái lấy bằng f = L 100 1 = 210 mm.  Chiều cao thực của cột dưới: H d = H r – h r – h dct + h m = 9000 – 200 – 600 + 0 = 8200 mm.  Chiều cao cột trên: H t = h r + h dct + H k + 100 + f = 200 + 600 + 2400 +100 + 210 = 3510 mm. Chọn H t = 3600 mm. 4. Xác đònh kích thước theo phương ngang nhà: 1 GVHD: Ths.NGƠ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP - Khe hở an tồn giữa đầu mút cầu trục và mép trong cột trên, D = 60mm. - Khoảng cách từ tim ray đến trục đònh vò: .750 2 1950021000 2 mm LL K = − = − = λ - Chọn sơ bộ chiềøu cao tiết diện cột trên: ( ) mmHh tt 360327 11 1 10 1 ÷=       ÷= Chọn h t là bội của a = 250mm, do vậy ta chọn h t = 500mm. - Khoảng cách từ trục đònh vò đến mép ngoài cột: a ≥ h t + B1 + D - λ = 500 + 280 + 60 – 750 = 90mm Ta chọn a = 250mm. - Bề rộng cột dưới: h d = λ + a = 750 + 250 = 1000mm. - Kiểm tra theo yêu cầu độ cứng của khung ngang: h d ≥ mmH d 820745 11 1 10 1 ÷=       ÷ h d ≥ ( ) .590 20 1 mmHH td =+  Như vây, trị số chiều cao tiết diện cột dưới đã chọn đạt u cầu. 2 GVHD: Ths.NGƠ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 1. Tải trọng thường xuyên: Lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn ( daN/ m 2 ) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán ( daN/ m 2 ) - Tấm panel bêtông cốt thép cỡ lớn - Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt, dày 4cm - Lớp chống thấm 2 giấy 3 dầu - Các lớp vữa tô trát dày 4cm - Hai lớp gạch lá nem , mỗi lớp dày 3cm 150 40 10 80 120 1,1 1,2 1,2 1,2 1,1 165 48 12 96 132 Tổng cộng q tc = 400 daN/m 2 Tổng tải trọng tính tốn q tt = 453 daN/m 2 a. Trọng lượng phân bố trên mặt bằng với độ dốc i = 995,0 10 1 = 2 /455 995,0 453 mdaNq tt m == b. Trọng lượng bản thân và hệ giằng: + Giá trị tiêu chuẩn: tc g 1 = 30 daN/m 2 + Hệ số vượt tải: n = 1,2 + Giá trị tính tốn: tt g 1 = 30 x 1,2 = 36 daN/m 2 c. Trọng lượng kết cấu cửa mái: + Giá trị tiêu chuẩn: tc g 2 = 15 daN/m 2 + Hệ số vượt tải: n = 1,2 + Giá trị tính tốn: tt g 2 = 18 daN/m 2 d. Trọng lượng cánh cửa trời ( kính + khung) + Giá trị tiêu chuẩn: tc K g = 35 daN/m 2 + Hệ số vượt tải: n = 1,1 + Giá trị tính tốn: tt k g = 38,5 daN/m 2 e. Trọng lượng bậu cửa trời: ( bật trên và bật dưới) + Giá trị tiêu chuẩn: tc b g = 110 daN/m 2 + Hệ số vượt tải: n = 1,1 3 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP + Giá trị tính toán: tt b g = 110 daN/m 2 => Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa trời là: = tt kb g 38,5 x 1,83 x 6 + 110 x 6 = 1082,7 daN. => Quy về lực tương đương phân bố đều trên mặt bằng nhà ct g' 2 2 /3,22 621 7,108226818 2 ' mdaN x xxx LxB gxBxxlg g tt kbct tt ct = + = + = => Vậy tổng tải phân bố đều trên khung: ( ) ( ) mkNmdaNxxBgggq ct tttt m /8,30/8,307963,2236455' 1 ==++=++= 2. Tải trọng sữa chữa mái: - Tải trọng sữa chữa mái lợp panel bê tông cốt thép bằng 75 daN/m 2 - Hệ số vượt tải: n = 1,3. - Giả thuyết mặt phẳng mái nghiêng 1 góc 12 0  Giá trị tải sữa chữa mái đưa vào tính toán: 68,993,1 12cos 75 0 == xq tt ht daN/m 2  Tải sữa chữa mái dồn về một khung thành tải phân bố đều: tt ht q x B = 99,68 x 6 = 598,07 daN/m 2 3. Áp lực của cầu trục lên vai cột: * Các số liệu tính toán xác định như sau: - Sức cẩu của cầu trục 300 kN. - Hệ số vượt tải n = 1,1. - Hệ số tổ hợp, xét đến xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của hai cầu trục hoạt động cùng nhịp n c = 0,9. - Từ bảng catalogue của cầu trục, ta tra ra giá trị của P max = 215 kN, tổng trọng lượng cầu trục G = 325 kN, số lượng bánh một bên ray n 0 = 2. - Giá trị P min được xác định theo công thức sau: P min = kNP n GQ 5,97215 2 325300 max 0 =− + =− + a. Áp lực đứng của bánh xe cầu trục: - Từ B = 6300, K = 4400 được tra từ catalogue, có thể sắp xếp bánh xe cầu trục như sơ đồ dưới đây: y 1 = 1; y 2 = 8,0 6 2,16 1 = − yx y 3 = 267,0 6 4,46 1 = − xy y 4 = 0. ∑ y i = 2,067. Chúng ta tính được: D max = 1,1 x 0,9 x 215 x 2,067 = 440 kN. D min = 1,1 x 0,9 x 97,5 x 2,067 = 19,95 kN. 4 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP b. Do tải phân bố đều trên khung: - Tải trọng thường xuyên: kN xqL A 4,323 2 218,3079 2 === - Tải trong tạm thời: kN x xLq A tt ht 8,62 2 2107,598 2 ' === c. Do trọng lượng dầm cầu trục: 2 dctdctdct xlnxG α = Với: n = 1,2 α = 24 ÷ 27 ( Q≤ 75T) dct l = 6m. => kNxxG dct 8,106252,1 2 == • Lực xô ngang của cầu trục: Trọng lượng của xe con được tra từ catalogue của cầu trục G xc = 85 kN. Giả định rằng cầu trục sử dụng móc mềm, f ms = 0,1. - Tổng hợp lực hãm ngang, tác động lên toàn cầu trục là: T 0 = .25,1921,0 4 85300 . ' kNxnf n GQ xcms xc xc = + = + - Lực hãm ngang tiêu chuẩn lên một bánh xe của cầu trục: T 1 = .625,9 2 25,19 0 0 kN n T ==  Vậy lực xô ngang của cầu trục là: T = n x n 1 x T 1 x ∑y i = 1,1 x 0,9 x 9,625 x 2,067 =19,7 kN. Lực xô ngang này được đặt ở cao trình mặt trên của dầm cầu chạy, cách vai cột 0,6m, tức ở cao trình 8,8m. 4. Tải trọng gió: 5 Dầm cầu chạy 44004400 4400 4400 6000 6000 1200 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP Công trình được giả định xây dựng tại vùng ngoại ô TP. Hồ Chí Minh, vùng gió II, ít chịu ảnh hưởng của bão. Do vậy, áp lực gió tiêu chuẩn q 0 = 83 daN/m 2 . Các hệ số như sau: - Hệ số vượt tải: n = 1,3. - Hệ số khí động c. - Hệ số độ cao và địa hình k. - Tại độ cao 15m ( cánh dưới của dàn vì kèo); địa hình B; k = 1,11. - Tại độ cao 20m, địa hình B, k = 1,19. - Trong khoảng cách từ độ cao cánh dưới dàn đến đỉnh mái, hệ số k được lấy trung bình các giá trị nêu trên, k = 1,15. - Tải trọng gió phân bố đều trên cột; đ q đ = q 0 x n x c x k x B = 83 x 1,3 x 0,8 x 1,11 x 6 = 574,89 daN/m = 5,75 kN/m. q h = 83 x 1,3 x 0,5 x 1,11 x 6 = 359,31 daN/m = 3,59 kN/m. - Toàn bộ phần tải gió tác dụng từ cao trình đáy vì kèo lên đến đỉnh mái được quy về Wđ đ và W h , chúng ta có thể tính tổng W của W đ và W h , với h 0 = 2,2m; h 1 = 0,9m; h 2 = 2,2m; h 3 = 0,6m. 6 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP W = q 0 x n x k x B x ∑c i x h i = 83 x 1,3 x 1,15 x 6 x( 0,8x2,2 + 0,5x0,9 + 0,8x2,2 + (-1,3)x0,6 + 0,5x0,6 + 0,5x2,2 + 0,5x0,9 + 0,5x2,2) = 4571 daN = 45,71 kN. W đẩy = q 0 x n x k x B x ∑c i x h i = 83 x 1,3 x 1,15 x 6 x(0,8x2,2 – 0,68x0,8 + 0,7x2 – 0,8x0,45) = 1680 daN = 16,8 kN. W hút = q 0 x n x k x B x ∑c i x h i = 83 x 1,3 x 1,15 x 6 x(0,6x0,45 + 0,6x2 + 0,6x0,8 + 0,54x2) = 2256 daN = 22,56 kN CHƯƠNG III XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC LEÂN KHUNG NGANG 7 GVHD: Ths.NGƠ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP • Giả thuyết: - Thay thế cột bằng cấu kiện thanh trùng với tim của cột, có độ cứng bằng độ cứng của cột. - Cột trên và cột dưới được nắn trục thẳng hàng với nhau, thêm vào một momen lệch tâm tại vai cột để kể ảnh hưởng của sự lệch tâm giưuax hai cột. Giá trò của momen lệch tâm bằng giá trò lực dọc trong cột nhân với độ lệch tâm giữa hai cột. - Thay thế dàn bằng một thanh, nằm trùng với cánh dưới dàn, có độ cứng bằng độ cứng trung bình của dàn. Độ cứng trung bình của dàn được lấy bằng ¼ nhòp dàn, và được nhân với hệ số 0,75 do dàn thuộc dạng kết cấu rỗng. - Khi tải trọng tác dụng trực tiếp lên xà ngang, coi như tải tác dụng đối xứng lên khung đối xứng, do vậy ản phản xứng chuyển vò ngang đầu cột ∆ = 0, còn hai ẩn đối xứng chuyển vò xoay đầu cột bằng nhau ϕ 1 = ϕ 2 = ϕ. - Khi tải trọng tác dụng không trực tiếp lên xà ngang, ta coi độ cứng của xà ngang bằng vô cùng, EJ = ∞. Do vậy, với giả thuyết hình chiếu của thanh lên trục của nó trước và sau khi biến dạng không đổi, hai ẩn chuyển vò xoay đầu cột ϕ 1 = ϕ 2 = 0, còn lại một ẩn chuyển vò ngang đầu cột ∆. 1. Tónh tải: Xác định biểu đồ nội lực trong khung ngang. H t = 3600 mm H d = 8200 mm L = 21000 mm q = 30,8 kN/m e = 250 mm - Lực dọc trong cột trên của khung bằng N 2 = kN xqL 4,323 2 218,30 2 == - Mơmen lệch tâm đặt tại vai cột: M lt = N 2 x e = 323,4 x 0,25 = 80,85 kNm. - Giả định tỷ lệ độ cứng: 8 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP 8= ct cd J J 30= ct d J J BT1: Tính các thông số: λ = 305,0 2,86,3 6,3 = + = + = dt t HH H h a n = 125,0 8 1 1 2 === cd ct J J J J Ta tra được các hệ số K B =- 0,6892, K B’ = 1,4595. Từ đó, xác định được mô men và lực cắt ở đỉnh cột do chuyển vị xoay: h EJ h xEJK M cdcdB B 6892,0−== ϕ 22 4595,1 ' h EJ h xEJK Q cdcdB B == ϕ - Mô men và lực cắt ở chân cột có thể xác định như sau: ;7703,0 h EJ hQMM cd BBA =+= ϕϕϕ ϕϕ BA QQ −= - Mô men trong thanh xà ngang được xác định như sau: h EJ L EJ M cdd Bc 5,74 −=−= ϕ Thanh xà ngang giống như một thanh đầu ngàm và chịu tải trọng phân bố đều, biểu đồ mô men có giá trị tại gối và tại giữa nhịp như sau: kNm xql M kNm xql M q nhip q Bc 125,643 24 2135 24 25,1286 12 2135 12 22 22 === −=== 9 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP 12 2 ql kNm ql 25,1286 12 2 = kNm ql 125,643 24 2 = - Xác định hệ số r 11 và số hạng tự do R 1p Bằng cách tách nút và xét cân bằng mô men, ta xác định được r 11 và R 1p như sau: r 11 = ( ) ( ) h EJ h EJ MM cdcd BCB 1892,8]5,76892,0[ =−+−−=+ ϕϕ kNmMR q BCp 25,1286 1 −=−= - Xác định ẩn số ϕ: cd p EJ h r R 54,320 11 1 =−= ϕ - Vẽ biểu đồ mô men trong hệ ban đầu: 0 1 pp MMM += ϕ - Giá trị mô men ở chân cột: kNm h EJ x EJ h M cd cd pA 915,2460 773,0 54,320 =+= - Giá trị mô men ở đỉnh cột: kNm h EJ EJ h M cd cd pB 916,2200 6892,0 54,320 −=+       −         = - Giá trị mô men ở đầu dàn: kNm h EJ EJ h M cd cd BC 8,111725,1286 5,7 54,320 −=+       −         = - Giá trị mô men ở giữa dàn: ( ) .175,30478,1117 8 2135 8 22 kNm x M ql M BCnhip −=−+ − =+ − = 10 [...]... Fnh1 = Fnh 2 • Đối với nhánh cầu trục: - Chọn thép chữ I tổ hợp gồm 3 bản thép ghép lại - Diện tích tiết diện nhánh mái: 26 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP Fnh1 = 1,4x38 + 1,6x18 = 82 cm 2 16 X Y 380 16 - Momen quán tính đối với trục x-x: J x1 = 2 - Momen quán tính đối với trục y: J y1 = - 14 x1,6 3  1,4 x30 2 + 2 + 1,6 x14 x15,6 2  = 14343,43cm 4 12  12  Bán kính quán tính của tiết diện:... LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP 16,24 40,61 - Xác định r11, R1p r11 r11=10,2684 10,2684 R1p R1p= 13,24 kN 13,24 ∆=− R1 p r11 =− ( − 13,24) h 3 10,2684 EJ cd h3 = 1,29 EJ cd 21,9 23,48 16,24 + 18 56,25 40,61 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP ∆M 1 Mp 1,58 21,9 = 18,95 Mp 56,25 96,86 5 Tải gió: ϕ 1=0 ϕ 2=0 EJd=∞ Jct T Jcd q đẩy = 5,75 ( kN/m) q hút = 3,59 (kN/m) 19 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP 1,4386... / cm 2 δ h l h 1,4 x30 - Các đường hàn liên kết bản cánh với bản bụng, bản bụng nối với bản bụng cột trên đều bố trí theo cấu tạo • Tính toán dầm vai: - Dầm vai tính như dầm đơn giản nhịp l = bd = 1m - Dầm vai chịu uốn bởi lực Nnh2 = 198,19 kN 31 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG N 198,19 = 99,095kN A = B = nh 2 = 2 2 - ĐAMH KẾT CẤU THÉP Momen uốn lớn nhất tại giữa nhịp: dv M max = N nh 2 l 198,19 x1 = = 49,55kNm... = M III + QB H d = 60,15 + ( − 10) x8,2 = −21,85kNm 11 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP 15,3 20,7 60,15 21,85 Biểu đồ mô men cuối cùng của khung ngang, trường hợp tĩnh tải bằng biểu đồ tổng cộng 205,6 60,15 20,7 225,065 M(kNm) 2 Hoạt tải: Tỷ số: p 598,07 = = 0,194 q 3079,8 12 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP 39,89 11,67 4,015 43,66 3 Áp lực đứng của cầu trục Dmax, Dmin lên vai cột: Dmax,... của nhánh cầu trục: Giả định khoảng cách các điểm liên kết thanh giằng vào nhánh cột là: lnh1 = 100 cm 100 = 30,54 3,275 100 λ y1 = = 69,3 14,43 λ x1 = • Đối với nhánh mái: Fnh2 = 1,4x38 + 2x15,6 = 84,4 cm2  F = 15,6cm 2   4  J x = 147cm  L 100x8:   Z 0 = 2,75cm  16 Y 27 380 X L100x8 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP 16 - Khoảng cách mép trái tiết diện đến trọng tâm tiết diện nhánh mái:... 10,2684 EJ cd EJ cd ĐAMH KẾT CẤU THÉP 41,39 136,1 25,84 + ∆M 1 Mp0 349,7 91,48 118 110,26 94,71 = 441,18 413,43 Mp 21 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG V THIẾT KẾ CỘT 1 Xác định chiều dài tính toán của cột: a Số liệu: - Ht = 36 m - Hd = 8,2 m - Tỷ số momen: J cd =8 Jct - Chiều cao tiết diện cột trên: ht = 500 mm Chiều cao tiết diên cột dưới: hd = 1000 mm Nội lực tính toán được xác định từ bảng... nh1 = N nh 2 • Đối với nhánh cầu trục: Ta có: λx1 = 30,54 λy1 = 69,3  λmax = 69,3  Tra bảng => ϕ1 = 0,783 Kiểm tra ổn định nhánh cầu trục ngoài mặt phẳng khung: σ= N nh1 724,9 = = 13,44kN / cm 2 < 21kN / cm 2 ϕ1 Fnh1 0,783 x68,88 • Đối với nhánh mái: λx2 = 40,2 λy2 = 49,95  λmax = 49,95  Tra bảng ta có ϕ2 = 0,869 29 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP Kiểm tra ổn định nhánh mái ngoài mặt phẳng... 25 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP 12 10 280 500 3 Thiết kế cột dưới: - Cặp nội lực nguy hiểm nhất cho nhánh cầu trục: M1 = -308,3 kNm N1 = 844,8 kN - Cặp nội lực nguy hiểm nhất cho nhánh mái: M2 = 740,1 kNm N2 = 844,8 kN • Chọn tiết diện: Chọn C = hd = 1m: là khoảng cách giữa trọng tâm các nhánh cột Giả thiết y1 = y2 = 0,5 Với: y1: khoảng cách từ trọng tâm nhánh càu trục đến trọng tâm chung... -442,95 kNm Ntu = 394 kN + Phần cột dưới: • Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục: M = -308,3 kNm N = 844,8 kN • Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái: M = 740,1 kNm N = 844,8 kN b Xác định chiều dài tính toán: 22 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG J J J H i 1 8,2 K 1 = 2 = ct : cd = ct x d = x = 0,28 i1 H t H d Jcd H t 8 3,6 ĐAMH KẾT CẤU THÉP Ncd 844,8 = = 2,14 Nct 394 Hct Jcd 3,6 8 c1 = = = 0,85 Hcd Jctxm 8,2... dài đường hàn cần thiết để liên kết giữa thanh xiên và nhánh cột là: lh = 106,14 = 12,64cm 8,4 • Thanh ngang: Do chịu lực, Qqư nội lực khá nhỏ nên ta chọn tiết diện theo độ mảnh cho phép, đường hàn chọn theo cấu tạo 5 Thiết kế chi tiết cột: a Vai cột: Dự kiến mối nối khuếch đại cao hơn mặt trên vai cột 500mm Mối nối cánh ngoài, cánh trong và bụng cột trên trên cùng một mặt phẳng - Nội lực từ bảng tổ . ĐAMH KẾT CẤU THÉP ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT NHỊP MỘT TẦNG CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1. Số liệu riêng chung: - Sức nâng của móc chính: Q= 20(T) - Nhòp nhà. vượt tải: n = 1,1 3 GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP + Giá trị tính toán: tt b g = 110 daN/m 2 => Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa trời là: = tt kb g 38,5 x 1,83. ĐAMH KẾT CẤU THÉP • Giả thuyết: - Thay thế cột bằng cấu kiện thanh trùng với tim của cột, có độ cứng bằng độ cứng của cột. - Cột trên và cột dưới được nắn trục thẳng hàng với nhau, thêm vào một