Chuyên đề kết cấu thép

CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP Họ và tên SV: ……………….STT:…….LỚP: MS ĐỀ: Mã số đề là 3 số cuối của MSSV (X, Y nhận giá trị từ 0  9). I. SỐ LIỆU Thiết kế nhà tiền chế một tầng bằng thép, một nhịp có cửa mái với các thông số sau: 1. Chiều dài nhà: ΣB = 108 + 6X; đơn vị (m). 2. Nhịp khung: Y 0 ; 2 1 ; 3 4 ; 6 5 ; 7 8 9 L (m) 36 33 30 27 24 40 3. Bước khung. X 1; 3; 5; 7; 9 0; 2; 4; 6; 8 B (m) 9 6 4. Cao trình đỉnh mái. H = 8,4 + 0,05XY. 5. Mái lợp tôn. Y 0; 1; 2; 3 4; 5; 6 7; 8; 9 Độ dốc; i% 10% 5% 15% 6. Cường độ thép. X 0; 1; 2; 3; 4 5; 6; 7; 8; 9 Thép CT34 CT38 7. Bê tông B20. 8. Địa điểm xây dựng theo TCVN 2737 – 95 để phù hợp với các vùng gió sau: X 0; 1 2; 3 4; 5 6; 7 8; 9 Vùng gió IA IIB IIIA IVA IIA II. Yêu cầu tính toán: a. Vẽ lại mặt bằng cột và mặt bằng mái. b. Bố trí hệ giằng. - Hệ giằng mái. - Hệ giằng cột. c. Tính toán thiết kế khung ngang. - Liên kết tại chân cột. - Liên kết giữa cột và xà ngang. - Liên kết đỉnh mái (giữa hai xà ngang). SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 1 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP Họ và tên: Phạm Gia Huy – MSSV: 10L3103035 (STT: 035) – Lớp: XD10LD. ⇒ XY = 35 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO: 1. Chiều dài nhà: ΣB = 108 + 6X = 108 + 6x3 = 126(m). 2. Nhịp khung: Y = 5 ⇒ L = 27(m). 3. Bước khung: X = 3 ⇒ B = 9(m). 4. Cao trình đỉnh mái: H = 8,4 + 0,05XY = 8.4 + 0.05x3x5 = 9.15(m). 5. Mái lợp tôn có độ dốc: Y = 5 ⇒ i = 5%. 6. Cường độ thép: X = 3 ⇒ thép CT34. 7. Bê tông B20. 8. Địa điểm xây dựng theo TCVN 2737 – 95: X = 3 ⇒ vùng gió IIB. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN: 500 500 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 126000 27000 B A 1 15 HÌNH 1. MẶT BẰNG LƯỚI CỘT 9000 4500 4500 9000 9000 9000 9000 500 500 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 126000 27000 B A 1 15 HÌNH 2. MẶT BẰNG MÁI SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 2 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP a. Hệ giằng của nhà công nghiệp: - Hệ giằng nhà công nghiệp giữ vai trò quan trọng trong việc bảo đảm độ cứng không gian của nhà. - Đối với các công trình bằng thép, do vật liệu có tính dẻo, cường độ cao, nên tiết diện thường nhỏ, độ mảnh lớn. vì vậy việc tăng độ cứng của nhà càng không thể thiếu được. - Hệ giằng mái của nhà công nghiệp tiền chế trong bài chỉ bố trí cho trong mặt phẳng xà nghiêng (giằng cánh trên). - Hệ giằng cửa mái cũng bố trí tương tự hệ giằng mái, tuy nhiên hệ giằng cửa mái chỉ có giằng cánh trên và giằng đứng. 500 500 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 126000 27000 B A 1 15 900090009000 HÌNH 3. HỆ GIẰNG MÁI - Hệ giằng cột, ngoài việc được cấu tạo để bảo đảm độ cứng dọc nhà cho cột, còn được tính toán chịu lực dọc nhà như lực do dàn gió truyền vào. Các lực này truyền từ cột qua, đến hệ giằng cột và xuống móng. - Với cao trình đỉnh mái H = 9.15m, chọn chiều cao cửa mái h = 2.2m và độ dốc của mái theo số liệu đề bài là i = 5% từ đó ta tính toán được chiều cao cột là H cột = 6.275m (như hình 4). SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 3 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP 9150 27000 i = 5 % i = 5 % i = 5 % i = 5 % A B 6275 HÌNH 4. CHIỀU CAO CỘT KHUNG 500 500 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 126000 1 15 HÌNH 5. HỆ GIẰNG CỘT SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 4 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP 2. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG. 6000 5 % 5 % 27000 2200 A B 6275 HÌNH 6. SƠ ĐỒ KHUNG NGANG NHÀ TIỀN CHẾ SƠ BỘ KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG Vị trí t3 (mm) t2 (mm) tf (mm) Tw (mm) t 2 t 3 t f t f t w Chân cột 400 250 12 8 Đỉnh cột (nách) 700 250 12 8 Đầu xà ngang (nách) 700 250 12 8 Giữa xà ngang 400 250 12 8 Đỉnh xà ngang 500 250 12 8 SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 5 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG Khẩu độ L 27 (m) Bước cột B 9 (m) Cao trình đỉnh mái 9.15 (m) Chiều cao cửa mái 2.2 (m) Vùng gió IIB Độ dốc i 5 % Chiều cao cột h 6.275(m) I/ TĨNH TẢI cấu tạo hệ số vượt tải tải trọng tiêu chuẩn tải trọng tính toán n (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) - Tole lợp dày 0.45mm 1.05 8.0 8.4 - Lớp cách nhiệt 1.1 4.0 4.4 - Xà gồ mái 1.05 4.8 5.04 - Trần sợi khoáng 0 0 0 Tĩnh tải 16.8 17.8 Tĩnh tải tác dụng lên khung với bước cột B = 9(m) q tc = 151.2(kg/m) q tt = 160.56(kg/m) q tt = 0.16(T/m) - Phân bố trên chiều dài xà ngang do tole, xà gồ, lớp cách nhiệt q tt = 0.16T/m. (chưa kể trọng lượng bản thân khung thép). - Tập trung tại chân cửa mái (do khung cửa mái, kể cả kính) Q = 1.2T. - Phân bố trên chiều dài cột (do vách bao che) q = 0.16T/m. II/ HOẠT TẢI diễn giải hệ số vượt tải tải trọng tiêu chuẩn tải trọng tính toán n (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) Căn cứ theo TCVN 2737 - 95 1.3 30 39 mái lợp tole không có người đi lại SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 6 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP Hoạt tải tác dụng lên khung với bước cột B = 9(m) p tc = 270(kg/m) p tt = 351(kg/m) p tt = 0.351(T/m) - Phân bố trên chiều dài xà ngang p tt = 0.351T/m. - Tập trung tại chân cửa mái (do khung cửa mái truyền xuống) P = 1.05T. III/ HOẠT TẢI TRỌNG GIÓ W = w tc nkc công trình nằm trong vùng gió IIB áp lực gió tiêu chuẩn w tc = 95 (kg/m 2 ) hệ số độ tin cậy n = 1.2 hệ số áp lực ảnh hưởng độ cao lấy theo địa hình B h 1 = 6.275(m) k 1 = 0.91 h 2 = 6.8(m) k 2 = 0.9232 h 3 = 9(m) k 3 = 0.984 h 4 = 9.15(m) k 4 = 0.9864 Tính toán hệ số khí động ce Công trình có: Góc nghiêng của mái = 2.862độ Độ dốc i = 0.05 Chiều cao H 1 = 9(m) Khẩu độ L = 27 (m) Tỷ số H 1 /L = 0.333 SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 7 c e 1 c e 1 c e = +0.7 c e = -0.6 c e 2 c e = - 0 . 5 c e3 L H 1 c e = +0.8 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP Hệ số khí động c e1 = -0.371 c e2 = -0.4 c e3 = -0.4 a. Gió đẩy Cột giữa với diện chịu tải B = 9 (m) c e = 0.8 h1 = 6.275(m) ⇒ W = 747(kg/m) c e = 0.7 h3 = 9(m) ⇒ W = 707(kg/m) b. Gió hút Cột giữa với diện chịu tải B = 9(m) c e1 = -0.371 h2 = 6.8(m) ⇒ W = -352(kg/m) h4 = 9.15(m) ⇒ W = -376(kg/m) c e2 = -0.4 h4 = 9.15(m) ⇒ W = -405(kg/m) c e3 = -0.4 h1 = 6.275(m) ⇒ W = -373(kg/m) c e = -0.5 h2 = 6.8(m) ⇒ W = -474(kg/m) c e = -0.6 h3 = 9(m) ⇒ W = -606(kg/m) - Tìm phản lực tại chân cửa mái do gió gây nên. 5 % 5 % 707kG/m 3 7 6 k G / m 4 0 5 k G / m 606kG/m 6000 SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 8 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Nhập mô hình và tải vào phần mềm SAP2000 để tính toán phản lực tại chân cửa mái do gió gây ra. - Phản lực tại chân cửa mái được thể hiện hình sau: - Phân bố trên chiều dài cột phía đón gió = 747kG/m. - Phân bố trên chiều dài cột phía khuất gió = 373kG/m. - Phân bố trên xà ngang (gió bốc vuông góc với xà ngang) = 352kG/m cho phía gió đón và 474kG/m cho phía khuất gió. - Tập trung tại chân cửa mái: lực ngang 3192kG và 299kG; lực đứng 2291kG và 1846kG. 3. TÍNH TOÁN NỘI LỰC CHO KHUNG NGANG NHÀ TIỀN CHẾ. SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 9 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Nhờ trợ giúp của phần mềm tính toán nội lực SAP2000 để tính toán nội lực khung ngang nhà tiền chế. - Mô hình khung ngang nhập vào phần mềm SAP2000 được thể hiện như hình sau: - Trường hợp chất tĩnh tải lên khung. - Biểu đồ moment do tĩnh tải gây nên. SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 10 [...]... Page 21 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP 20 3.00375 HOATTAIDAY -2.6976 0.1349 6.36213 - Biểu đồ bao moment khung thép nhà tiền chế SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 22 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Biểu đồ bao lực cắt khung thép nhà tiền chế - Biểu đồ bao lực dọc khung nhà thép tiền chế - Biểu đồ phản lực tại nút liên kết (chân cột) SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 23 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Tên... Page 13 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Biểu đồ lực dọc do hoạt tải phải gây nên - Trường hợp chất hoạt tải gió trái lên khung SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 14 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Biểu đồ moment do hoạt tải gió trái gây nên - Biểu đồ lực cắt do hoạt tải gió trái gây nên - Biểu đồ lực dọc do hoạt tải gió trái gây nên SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 15 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Trường...CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Biểu đồ lực cắt do tĩnh tải gây nên - Biểu đồ lực dọc do tĩnh tải gây nên - Trường hợp chất hoạt tải trái lên khung SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 11 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Biểu đồ moment do hoạt tải trái gây nên - Biểu đồ lực cắt hoạt tải trái gây nên - Biểu đồ lực dọc do hoạt tải trái gây nên SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 12 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP... 14.244 14.114 Page 25 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP 20 20 20 20 3.004 0 1.502 3.004 MAXMIN MAXMIN MAXMIN MAXMIN Combination Combination Combination Combination Max Min Min Min -0.03 -5.428 -5.422 -5.416 2.007 -2.074 -1.955 -1.83 13.801 -7.5936 -5.4021 -3.4044 CHIỀU DÀY BẢN NỐI TẠI ĐỈNH CỘT Lực tác dụng lớn nhất trên BL SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 7.235.98kg Page 26 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP Đường kính bulông... LIÊN KẾT Vật liệu Thép tấm Ra Que hàn E42 Bulông cấp (8.8) Bêtông M200:[Rn] kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 2100 1800 4000 90 Nội lực Tiết diện cột M (T.m) N (T) 1.5 Tiết diện 1 Kích thước Đặc trưng hình học 0 hb (cm) δb (cm) bc (cm) δc (cm) F (cm2) Jx (cm4) Chiều dài tính toán lxtt (m) lytt (m) 53.0 0 10.15 7 40 0.8 25 12 612.80 405873.07 SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 27 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP... -17.0106 -11.01018 -5.80329 -8.44059 -6.89103 -5.34148 -8.44059 -3.70581 0.0918 10.1663 2.29113 -4.11637 41.59692 31.03662 21.43871 -16.88118 -10.59685 -5.24968 -5.80329 2.34055 7.47624 Page 19 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 19 0 4.005 8.00999 0 4.005 8.00999 0 4.005 8.00999 0 4.005 8.00999 0 4.005 8.00999 0 4.005... -5.24968 2.63314 6.76728 -5.80329 2.34055 7.47624 -5.34148 -2.24237 0.85673 0.0918 4.87551 5.91054 -4.11637 -12.52841 -15.0698 21.43871 5.1301 -7.32891 -5.24968 2.63314 6.76728 7.47624 Page 20 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 1.50187 3.00375 0 1.50187 3.00375 0 1.50187 3.00375 0 1.50187 3.00375 0 1.50187 3.00375... CẤU THÉP - Trường hợp chất hoạt tải gió phải lên khung - Biểu đồ moment do hoạt tải gió phải gây nên - Biểu đồ lực cắt do hoạt tải gió phải gây nên SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 16 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Biểu đồ lực dọc do hoạt tải gió phải gây nên BẢNG GIÁ TRỊ NỘI LỰC CÁC THÀNH PHẦN TẢI TÁC DỤNG LÊN KHUNG TABLE: Element Forces - Frames Frame Station OutputCase P V2 M3 Text m Text Tonf... -8.091 -7.489 -6.853 1.183 1.786 2.421 -8.091 V2 Tonf 5.723 3.92 2.117 -5.423 -5.423 -5.423 5.423 5.423 5.423 -5.746 M3 Tonf-m 0 16.946 33.892 -8E-15 -15.068 -24.501 0 15.125 24.586 -1E-14 Page 24 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP 14 14 15 15 15 15 15 15 16 16 16 16 16 16 17 17 17 17 17 17 18 18 18 18 18 18 19 19 19 19 19 19 20 20 3.125 6.25 0 2.003 4.005 0 2.003 4.005 0 2.003 4.005 0 2.003 4.005 0 4.005 8.01 0 4.005... -2.6692 -1.3505 -1.776E-15 12 3.125 HOATTAITRAI -2.6692 -1.3505 4.22029 12 6.25 HOATTAITRAI -2.6692 -1.3505 8.44059 12 0 HOATTAIPHAI -0.8423 -1.3505 0 SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 17 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 15 15 15 15 15 3.125 6.25 0 3.125 6.25 0 3.125 6.25 0 3.125 6.25 0 3.125 6.25 0 3.125 6.25 0 3.125 6.25 . Page 13 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP - Biểu đồ lực dọc do hoạt tải phải gây nên. - Trường hợp chất hoạt tải gió trái lên khung. SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 14 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP -. khung ngang. - Liên kết tại chân cột. - Liên kết giữa cột và xà ngang. - Liên kết đỉnh mái (giữa hai xà ngang). SVTH: PHẠM GIA HUY – MSSV: 10L3103035 Page 1 CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP Họ và tên: Phạm. CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU THÉP Họ và tên SV: ……………….STT:…….LỚP: MS ĐỀ: Mã số đề là 3 số cuối của MSSV (X, Y nhận giá trị từ 0  9). I. SỐ LIỆU Thiết kế nhà tiền chế một tầng bằng thép, một