Thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 tầng 1 nhịp

Hệ giằng mái: Bố trí từ mép cánh dới của dàn lên cánh trên Giằng trong mp cánh trên: Đợc bố trí theo mặt phẳng cánh trên của dàn kèo , bố trí hệ thanh chéo chữ thập.. Hệ giằng cánh dới

LỜI CẢM ƠN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Giáo viên hướng dẫn

ẹOÀ AÙN THEÙP

NHAỉ COÂNG NGHIEÄP MOÄT TAÀNG

2.Coự hai caàu truùc coự sửực naõng Q(T) =50/10T,cheỏ ủoọ laứm vieọc trung bỡnh

3.Vaọt lieọu: Keỏt caỏu khung : Theựp CT3

Keỏt caỏu bao che: Maựi : Taỏm BTCT (chon loaùi 1,5 x 6 = 9m2 )

Tửụứng:Taỏm BTCT ; Xaõy gaùchMoựng : Beõ toõng :B12.5 ; B15

4.Lieõn keỏt haứn vaứ bu loõng

5.ẹũa ủieồm xaõy dửùng : Thaứnh phoỏ Buoõn Ma Thuoọt

I XAÙC ẹềNH KÍCH THệễÙC NHAỉ

1 Theo phơng đứng:

Chọn cốt nền nhà trùng với cốt +0.00 để tính các thông số chiều cao.Ta có cao trình đỉnh ray Hr= 8 m, nhịp nhà L=30 m (theo đề bài)

Mặt khác do tải trọng cầu trục Q=50t  75t

Tra phụ lục VI.1 ta có thông số về cầu trục:

Lk= 28,5 m B=6650 mm

hdcc=(1/51/8)Ldcchdcc=(1/51/8)*6000= (750 1200 mm)Vậy ta lấy hdcc=0,8 m

Theo đ/k cấu tạo ta chọn: hd = a + =0,25+0,75=1m

Đảm bảo điều kiện hd = 1m >1/25*11.95 m = 0,478 m

II CHOẽN TÍNH TOAÙN HEÄ MAÙI

1 Dàn mái ( xà ngang):

Ta chọn theo mẫu chuẩn trong giáo trình kết cấu thép nhà công nghiệp

Vì tấm lơp mái là panel bê tông cốt thép do vậy ta chọn độ dốc i=(1/101/12)

Hđd=2,2m;L=30 mHđỉnh dài=3700m

Sơ đồ khung (trang bên)

2 Cửa mái:

lcm=(1/31/2)Llcm=12m

Chiêu cao ô cửa a=1/15L=1/15*30m=2m ;

Chiêu cao bậu cửa hbc =400450 mm

Vậy ta chọn hbc= 400mm

Với Lcm= 12m, ta lấy Hcm=2.5m

Sơ đồ dàn máI ,cửa mái xem trang sau

III HEÄ GIAẩNG

1 Hệ giằng mái:

Bố trí từ mép cánh dới của dàn lên cánh trên

Giằng trong mp cánh trên: Đợc bố trí theo mặt phẳng cánh trên của dàn kèo , bố trí hệ thanh chéo chữ thập Nhà có chiều dài là 96 m do vậy ngoài giằng ở 2 đầu ta còn bố trí ở giữa nhà (trong gian giữa)

2 Hệ giằng cánh dới :Đợc bố trí cùng gian với hệ giằng cánh trên và bố trí thêm hệ giăng

doc nhà ở 2 bên ( xem sơ đồ)

3 Hệ giằng đứng: Đợc bố trí ở những ô có mặt phẳng giằng cánh trên và giằng cánh dới đợc

bố trí doc nhà

4 Hệ giằng cột:

Bao gồm có hệ giằng cột trên và hệ giằng cột dới

- ở cột trên ta bố trí giằng ở những ô có giằng cánh trên và giằng cánh dới

- ở cột dới ta bố trí giằng ở gian giữa nhà để tránh gây hiệu ứng nhiệt nên ta không bố trí giằng cột dới ở hai đầu nhà (xem hình bên)

IV TÍNH TOAÙN KHUNG NGANG

1 Tải trọng tác dụng lên khung ngang nhà:

 Tải trọng tác dụng lên dàn:

Tải trọng tác dụng lên dàn bao gồm trọng lợng bản thân của mái, của cửa trời, của bản thân kết cấu và hoạt tải

STT Vật liệu , quy cách  (m) (t/m3) Gtc(t/m3) n Gtt(t/m3)

9 Trọng lượng bậu cửa mái 0,04Lcm (t/m) 0,1 1,1 0,11

10 Trọng lượng bậu cửa mái 0,045 (t/m) 0,045 1,05 0,047

C Tải trọng phạm vi chân cửa mái G x

m i

m m j

k k

G n Cos

G n B

B d d



Tấn

Trong đó : Bj-1 , Bj bước khung hai bên lân cận của dàn vì kèo ,

m – số lớp mái ;

Gm – Tải trọng tính toán của lớp mái thứ i ,

Gck – tải trọng tính toán của các cấu kiện ,

nm - hệ số độ tin cậy tải trọng các lớp mái ,

nck – hệ số độ tin cậy tải trọng các cấu kiện,

dk-1 , dk – panel bên trái , bên phải nút k , m

 - góc nghiêng của thanh cánh trên so với mặt bằng

33

33

b Tải trọng tạm thời do thi công và sữa chửa mái

Tải trọng tạm thời xác định theo TCVN 2737-95

Ptc = 0,075 T/m2 mặt mái , hệ số vượt tải n= 1,3

Tải trọng tình toán : Ptt = n.Ptc B

Cos = 1,3 0,75.6/Cos5,7 = 0,588 T/mP’1= 1,5 0.588 = 0,88T

pmtt= 113.33

30 = 0.59 (t/m)

c.Hoạt tải gió.

Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm :

- Gió trong phạmvi mái ,Từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên,được chuyển về thành lực tập trung

W nằm ngang đựat ở cánh dưới cao trình dàn vì kèo

- Gió thổi lên bề mặt tường dọc , được chuyển về thành lực tập trung phân bố trên cột Nếu trong trương hợp có bố trí hệ thống cột phụ thì tải một phần được truyền lên cột và một phần truyền lên cột phụ từ đó quy về lực tập trung truyền vào khung

Trong trường hợp này với bước nhà B=12 , thì bố trí ba cột phụ trong một bước cột ,và có sơ đồ truyền tải như sau:





Aùp lực gió tác dụng lên công trình được xác định theo công thức:

qz – Aùp lực gió ở độ cao z

n – hệ số tin cậy của tải trọng gió n= 1,2

Wo – giá trị áp ực gió được xác định theo bản đồ phân vùng:

Vùng gió

Ci – hệ số khí động xác định theo quy phạm TCVN 2737-95

K(z) – hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao : K(z) = 1,84451

Zg – Độ cao grandient mà tại đó vận tốc gió không còn chịu ảnh hưởng sực cản mặt đệm

m – hệ số ma sát các lớp biên , xác định từ xử lý thống kê theo số liệu đo đạt profil gió trong lớp biên

Zg và hệ số m phụ thuộc vào dạng địa hình A,B, C như sau:

Bảng xác định tải trọng gió :

Hi (m) (m)Z K(z) Ci (đẩy) Ci (hút) q(z) đẩy q(z) hút Wđ(t) Wh(t)

4.85 12.65 1.215 0.8 -0.6 0.192 0.144

0.9 16.25 1.258 -0.423 -0.5 -0.105 0.125

85 4 19 , 0 8 , 7 18 , 0

85 4 144 , 0 8 7 135 , 0

2 Tải trọng do phản lực của dàn.

a Do tải thường xuyên

Pm = 

 - Khi có dàn trung gian

gian trung dàn có không Khi

-dd tx tx

G V V

2Trong đó :

Vtx = 56.66 tấn – Phản lực tại gối tựa dàn do tải trọng thường xuyên

Gdđ – Trọng lượng bản thân của dàn đỡ trung gian, Gdđ = 10-4 2

2.cos5,7 = 9.2 tấn

 Ptt Trong trường hợp này vẫn sử dụng công thức tính Ptt tác dụng lên dàn Tuy nhiên

bước dàn trong trường hợp là bước khung B = 12 m

 Trường hợp không sử dụng dàn phụ thì P’m chính bằng phản lực đầu dàn do tải tạm

thời gây ra

3 Tải trọng do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục

a áp lực thẳng đứng do náh xe cầu trục:

Dmax = n.nc.n.kđ.Pmaxtc y + Gdct

Dmin = n.nc.n.kđ. tc

Pmin y + Gdct

Trong đó

n = 1,1 – hệ số tin cậy tải trọng

nc - hệ số kết hợp đồng thời 2 cầu trục đứng gần nhau

nc = 

 

nặng rất , nặng độ chế Khi - 0.9

bình trung , nhẹ độ chế Khi 85

0

n – hệ số điều kiện làm việc của cầu trục

nhe ï móc

đ ộ

c he á Khi

1,1

-na ëng độ

ch ế

K hi -

1,4

c ứng móc

,

na ën g

ra át móc

c hế

K hi 6

.

1

tc

Pmax - tra bảng cataloge cầu trục

Gdct - Trọng lượng bản thân dầm cầu trục

Gdct = 1,05 tc

dct

G =1,05 5.10-4.B2.Q

2

tc ct

Q – Sức nặng cầu trục

Gct – Trọng lượng cầu trục ,Tra bảng cataloge cầu trục

no – số bánh xe ở một bên cầu trục

Kđ – Hệ số động

- Chế đo änặng và rất nặng

- Chế đo änhẹ và trung bình

y – tổng tung độ max đường ảnh hưởng khi D = 1

n

n n

f – hệ số ma sát giữa bánh xe và đường ray f = 0.1 khi bánh xe và ray bằng sắt

nph - số bánh xe khi phanh

n – tổng số bánh xe

no – số bánh xe ở một bên cầu trục ,Thường thì nph = ½ n

d Tải trọng do sườn tường

- Chọn kết cấu sườn tường bao che là panel BTCT có chiều dài 80 mm

- Ta bố tri sườn tường từ vai cột trở lên , với chiều cao bố trí panel là7.8 m (chiều cao cột trên là 4.95 m ) do đó phần trọng lượng cửa kính trong phạm vi 7.8m là không đáng kể so vớitrọng lượng panel => bỏ qua trọng lượng của kính

- Tải trọng tiêu chuẩn panel sườn tường

tc st

V TINH NỘI LỰC KHUNG

1 Sơ đồ tính khung

Tính khung nhằm mục đích xác định nội lực khung :mômem uốn lực cắt,lực dọc trong các tiết diện khung Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như giàn ,cọt khá là phức tạp , nên trong thực tế đã thay sơ đố tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơm giạn hoá , với các giả thiết sau :

- Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới của dàn

- Khi tính khung với tải trọng không phải là tải trọng đứng tác dụng lên dàn thì xem dàn cứng vô cùng

Jd

r12 : tổng mômen phản lực ở nút đó do tải trọng ngaòi

Qui ước dấu:

- Moment phản lực và góc xoay là dương khi nút cột trái quay theo chiều kim đồng hồ, nút cột phải quay ngược chiều kim đồng hồ

Moment cuối cùng :

- Ở đầu xà : Mxà= Mxà

B. + MB

1

6050.3EJ * ( 213.9)= - 32.41 T.m

 Moment tổng cộng do tính tải gây ra :

b) Tính khung với moment cầu trục:

Để tiện tính toán ta xem (Dmax + Gdct ) và (Dmin + Gdct ) là những hoạt tải:

Nhân biểu đồ momen với đơn vị với giá trị delta này rồi cộng với bviểu đồ momen trong hệ

cơ bản do Mmax và Mmin, được kết quả cần tìm

CỘT TRÁI

d) Tải trong gió

Tải trọng gió có thể đỗi chiều.Trong tính toán chỉ cần xét 1 trường hợp ,kết quả có thể sử dụng cho trườmg hợp kia bằng cách đảo biểu đồ gió lật 1800 quanh trục thăng đứng Chúng tasử dụng giả thuyết khi tải trong không tác dụng vào xà ngang ,độ cứng xà ngang cứng vô cùng Do vậy chuyển vị xoay bắng không còn chuyển vị ngang tại đỉnh cột

KẾT QỦA NỘI LỰC TRONG KHUNG DO CÁC TẢI TRỌNG GÂY RA

BẢNG TỔ HỢP NỘT LỰC

THIẾT KẾ CỘT

 Chiều dài hình học các cột Ht = 4.95 m; Hd = 7.8 m

 Tỷ số momen quán tính chọn là 8

I XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN

1 Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn.

Chiều dài tính toán riêng cho từng phần cột

+ Cột trên: L x  2 H t

+ Cột dưới: L x  1 H d

Tính toán các tham số:

-Tỷ số độ cứng đơn vị giữa 2 cột

2

1.3157.8 1.877

t d

II XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG CỘT

+Tại cột trên (tiết diện B) cặp nội lực dùng thiết kế cột có giá trị

M = -47.33 (Tm) ;Ntu=50.68 (T)+Tại cột dưới:

Nhánh trái M = 71.87 (Tm) ; Ntu= 103.05(T)Nhánh phải M = -21.18 (Tm) ; Ntu= 99.61(T)

A.THIẾT KẾ CỘT TRÊN

Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng, ghép từ 3 bản thép, với chiều cao tiết diện đã chọn trước h = 500 mm

Độ lệch tâm 47.32 0.933( )

2 4

3

2

3 6

94426.9

20.94( )215.2

918

45.520.94

X X

x X X

F l r R E

50250.419.96

y Y Y

5.32( )

ng X

X

c b

m F F

 Không cần kiểm tra bền

 Kiểm tra ổn định trong mặt phẳng uốn:

Ta có

1

1.43888.77( )

 Kiểm tra ổ định ngoài mặt phẳng uốn:

Ta có momen ở đầu cột đối diện với tiết diện đã có M2 = -42.32(Tm)

Ứng với từng trường hợp tải trọng đã cộng ở đầu kia (TH:1,2,4,6,8)

M M  Tm để kiểm tra ổ định ngoài mặt phẳng khung

Độ lệch tâm tương đối ' ng 4.61 5

X

A M m

Tra bảng II.5 phụ lục II 



1

THIẾT KẾ CỘT DƯỚI

Nội lực từ bảng tổ hợp:

+nhánh mái (nhánh trái) M2 71.87Tm N; 2 103.05T

+nhánh phải (nhánh cầu trục) M1 21.18Tm N; 1 99.61T

1 Chọn tiết diện nhánh

Giả thiết khoảng cách hai trục nhánh c h t 100(cm)

Khoảng cách trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh hai là:

y1 = 0.55c = 55 (cm)

Khoảng cách trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh hai là:

y  c y  h y    cm

2 Lực nén lớn nhất trong các nhánh

+Nhánh phải (nhánh cầu trục): 2 1

, 1

3

2 2

, 2

66 10

39.28( )0.8 1 2100

128.54 10

76.5( )0.8 1 2100

3 Chọn tiết diện nhánh 1:

Chọn tiết diện chữ I tổ hợp từ 3 bản thép

Đặc trưng hình học của tiết diện

).

( 110 8 0 38 ) 2 20

1

cm F

) ( 97 17 110

8 35684

) ( 8 35684 20

2 20 12

2 20 2 12

38 8 0

) ( 4 110

3 2668

) ( 3 2668 12

8 0 38 12

20 2 2

1

1 1

4 2

3 3

1

1

1 1

4 1

cm A

J r

cm J

cm A

J r

cm J

nh

Y Y

Y

nh

X X

4 Chọn tiết diện nhánh 2

Nhánh 2 dùng tiết diện tổ hợp từ một thép bản 380x20và hai thép góc đều cạnh L160x12có (A1g = 37.4cm2; z10 = 4.39(cm); Jx = Jy = 913 cm4

Diện tích nhánh 2: 38 2 2 37 4 150 8 ( 2 )

A nh     Khoản cách từ mép trái của tiết diện (mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh mái là z0:

Các đặc trưng hình học tiết diện:

)(67.38

.150

)39.42(4.372238

 

) ( 477 14 8 150 31608

) ( 31608 )

39 4 21 ( 4 37 913 2 12

38 2

) ( 42 4 8 150

53 2946

) ( 53 2946

) 67 3 39 4 2 ( 4 37 913

2

) 1 67 3 ( 2 38 12

2 38

2

2 2

4 2

3 2

2

2 2

4

2

2 3

2

cm A

J r

cm J

cm A

J r

cm J

nh

Y Y

Y

nh

X X

5 Đặc trưng tiết diên cột dưới :

Momen quán tính toàn tiết diện với trục x-x:

76

C tg







cm 58 1 r

cm 38 9 A

tx min

2 tx

Kiểm tra thanh bụng xiên

Tra bảng II.1 mintx 0.7398

Lấy hệ số điều kiện làm việc thanh xiên  0 75.Điều kiện ổn định

tx Atx

N

Kg cm A

1 1683

35.247.81

x x

x

l r

Từ  td 50.41tra bảng II.1 phụ lục 2 ta có  0.821

Lực cắt qui ước:

Thanh bụng ngang tính theo lực cắt Qqư = 1.132 T Vì Qqư rất nhỏ nên ta chọn thanh bụng ngang theo độ mảnh giới hạn   150 Dùng một thanh thép góc đều cạnh L40x5 có rmin = 0.79 cm

 

min

96.33

121.90.79

C r

6 Kiểm tra tiết diện đã chọn

Nội lực tính toán nhánh 1: Nnh1 = 66(T)

Độ mảnh của nhánh 1

1 1

53.42

y y y

l r

1 1

15.45

nh x x

l r

Từ max y153.42tra bảng II.1 Phụ lục 2 ta có:  0.854

Kiểm tra ứng suất:

3

2 1

66 10

700.05 2100( / )0.854 110

nh tx

nh

N

Kg cm A

Độ mảnh của nhánh 2

2 2

425

2914.477

y y y

l r

42.4

Từ tra bảng II.1 Phụ lục 2 ta có:  0.81

Kiểm tra ứng suất:

3

2 2

nh

N

Kg cm A

7 Kiểm tra theo trục ảo

Cặp 1: nhánh phải (nhánh cầu trục) M121.18Tm N; 199.61T

Độ lệch tâm 1

1 1

21.18

0.2122( ) 21.26( )99.61

M

N

646 2100( / )0.589 261.2

lt

N

Kg m A

Cặp 2: nhánh mái (nhánh trái) M2 71.87Tm N; 2 103.05T

Độ lệch tâm 2

2 2

71.87

0.69( ) 69( )103.05

x td

2

1793 2100( / )0.381 150.8

lt

N

Kg m A

8 Tính liên kết thanh giằng vào các nhánh cột.

a) Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực Ntx = 6.838(T)

Với các loại thép có R btc3450Kg cm/ 2, dùng que hàn E42 thì

gh h

2 gt

t

) R ( cm / Kg 1260 1800

7 0 R

cm / Kg 1550 1550

1 R

tx hm

J

Sai số do với tỷ lệ đã chọn 8 6.323 20.9%

8





THIẾT KẾ CHI TIẾT CỘT

1 Mối nối hai phần cột

Nội lực để tính mối nối là nột lực ở ngay trên vai cột (tiết diện Ct) Từ bảng tổ hợp nột lực ở tiết diện Ct ta chọn được hai cặp nội lực nguy hiểm nhất là:

' 1

2 Tính dầm vai

-Dầm vai như dầm đơn giản nhịp l = h t = 1 m.

-Dầm vai chịu uốn bởi lực từ cánh trong của cột trên S tr = 91.05T Sơ đồ như hình vẽ

-Mômen lớn nhất tại giữa nhịp:M  A 0.4 42.25 0.5 22.76( )   T

Chọn chiều dày bản đậy mút nhánh cầu trục của cộtbd 20 mm ; chiều rộng sườn đầudầm cầu trụcb S  200mm

Chiều dày bản bụng dầm vai xác định từ điều kiện ép cục bộ của lực tập trung (Dmax+

Gdct )

Chiều dài truyền lực ép cục bộ đến bụng dầm vai

) ( 24 2 2 20

Theo yêu cầu cấu tạo :h dv  0 5h d  0 5  0 75  37 5m

Chọn hdv = 60cm chiều dày bản cánh dưới dầm vai bằng 10mm; chiều cao bản bụng dầm vai h bdv 60 (2 1) 57(   cm)

Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai

-Momen chống uốn bản bụng: 2 6 1.5 662 3

108.9( )

dv h bdv

-Kiểm tra điều kiện uốn của tiết diện chữ nhật

3 Chân cột liên kết cột với móng

 Lực nén lớn nhất ở tiết diện chân cột

Nhánh cầu trục: 1 2 1

 Vật liệu thép chân cột và thép bulông neo BCT3KT12

 Móng bê tông M150 có Rn = 60Kg/cm2

Giả thiết hệ số tăng cường độ do nén cục bộ mặt bê tông móng

2

3

/ 72 60 2 1

2 1

cm Kg R

m R

A

A m

n cb ncb

bd

m cb

2

128 10

1785172

bd ncb

1

66 10

916.772

bd ncb

2 2

2

2

2 1

bd

N

Kg cm F

N

Kg cm F

Ở nhánh mái (nhánh 2) momen lớn nhất ở bản kê 3 cạnh:

M

cm R







Chọn chiều dày bản đế là 3.5cm cho cả chân cột

4 Tính kích thước dầm đế

Tải trọng truyền lên dầm đế ở nhánh mái:q đ (4 1 0.5 20) 46 690     Kg cm/

Tổng phản lực truyền lên dầm đế:N2dd q l2dd 690 55 37957  Kg

Chọn chiều cao đường hàn sống và hàn mép hhs = 8mm; hhm = 6mm

Chiều cao cần thiết của đường hàn sống và hàn mép

g dd

Kiểm tra dầm đế về chịu uốn và cắt

Nhịp tính toán dầm đế ldđ = 258.3 + 20 = 278.3 mm = 27.83 cm

45 1 45( )

dd dd dd

Kiểm tra bền:

337.5

dd td

dd td td

td

Q

F M

Tải trọng truyền xuống sườn ngăn A:q sn 20 46 920(  Kg cm/ )

Momen và lực cắt sườn ngăn

Chọn kích thước sườn ngăn là: 420x10mm

Momen chống uốn của sườn ngăn: 294 ( cm )

6

42 1

sn   Kiểm tra sườn ngăn về uốn:

2 1

2

391484

1331 2100 /294

26841

639 2100 /42

sng sn

sn sn sn

sn

M

Kg cm W

Q

Kg cm F





Tính liên kết hàn sườn ngăn vào nhánh cột chọn chiều cao đường hàn 10mm

Khả năng chịu lực của đường hàn

2 2

467.6( / )

2 0.7 1 (42 1)

sn h

h sn h

h

M

kg cm W

Q

kg cm F