Nhịp 27m, cao trình đỉnh ray 11m, sức trục 305, chiều dài nhà 108m, nhịp nhà: 27m. Có kèm theo bản vẽ file Cad. Đồ án kết cấu thép nhà công nghiệp sinh viên trường đại học Mở TP. Hồ Chí Minh, Mã đề: IIIDa, đạt kết quả cao. GVHD: ThS. Trần Quốc Hùng.
SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng LỜI GIỚI THIỆU Sinh viên ĐH Mở sau khi được học môn kết cấu thép 1 và kết cấu thép 2 được phép làm đồ án thép dưới sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn. Thiết kế kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng là một trong các đồ án chuyên ngành quan trọng của các sinh viên đại học ngành Xây dựng dân dụng và Công nghiệp thuộc hệ chính quy và không chính quy. Thiết kế khung thép nhà công nghiệp 1 tầng cũng là công việc thường gặp của các kỹ sư kết cấu. Do đó tầm quan trọng của đồ án này là rất lớn. Đồ án này được nhận ngày 25/9/2012 và hoàn thành ngày 16/10/2012 . Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Quốc Hùng đã hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này. Sơ đồ khung nhà công nghiệp 1 tầng cần thiết kế 1 SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng 1. Số liệu thiết kế: 1.1. Các số liệu chung: - Nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp. Bước cột đều nhau B = 6m. - Mái dùng panel ( bề rộng tấm mái 1,5 m) lợp trên dàn thép. Độ dốc mái i = 1/10. - Khu vực xây dựng công trình thuộc công trình địa hình B ( tương đối trống trải). - Cầu trục hai móc, làm việc ở chế độ trung bình. - Vật liệu: thép CT3, que hàn E42A, bulông từ thép độ bền thuộc lớp 4.6 ( hoặc lớp 4.8). Móng bêtông mác #250; # 300. 1.2. Số liệu thiết kế riêng: - Mã đề: : 35 - Nhịp nhà : L = 27 m - Chiều dài nhà : A = 108 m - Cao trình đỉnh ray : H r = 11 m - Sức trục : Q = 30/5 - Vùng gió : IIb 1.3. Các số liệu tra bảng: Từ số liệu thiết kế, chọn cầu trục có các đặc trưng: - Nhịp cầu trục: L k = 25,5 m - Bề rộng cầu trục: B k = 6,3 m - Chiều cao gabarit cầu trục : H k = 2,75 mm - Khoảng cách 2 trục bánh xe: K = 5,1 m - Khoảng cách tim ray đến mép ngoài cùng của cầu trục: B 1 = 0,3 m - Áp lực bánh xe lên ray: ax min 33 ; 10,2 c c m P T P T= = - Trọng lượng xe con: G = 12 T 2 SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng - Trọng lượng toàn cầu trục: 56,6 T - Kiểu ray: KP70 2. Tính toán khung ngang: 2.1. Xác định kích thước khung ngang: 2.1.1. Kích thước theo phương đứng: - Chiều cao thực cột trên: fHhhH kdccrt ++++= 100 Với: + Chiều cao ray và đệm : giả định lấy Hr = 200 mm + Chiều cao dầm cầu chạy lấy: h dcc =1/10 B = 600 mm + Không bố trí đoạn cột chôn dưới đất : h m = 0 . + Chiều cao gabarit cầu trục : H k = 2750 mm + Độ võng dàn mái : 1/100 nhịp nhà : f = 270 mm Từ đó tính được: - Chiều cao cộ trên: fHhhH kdccrt ++++= 100 = 200 + 600 + 2750 + 100 + 270 = 3920 mm. - Chiều cao cột dưới: H d = H r – h r –h dcc + h m = 11000 – 200 – 600 + 0 = 10200mm. Lấy tròn số ta chọn như sau: H t = 4000 mm H d = 10000 mm 2.1.2. Xác định kích thước theo phương ngang: - Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị : 3 SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng 27000 25500 750 2 2 K L L mm λ − − = = = - Chiều cao tiết diện cột trên , chọn sơ bộ : h t = (1/11 đến 1/10) H t = 364 mm : 400 mm , Chúng ta chọn h t là bội số của 250, ta chọn h t = 500 mm. - Khoảng cách trục định vị đến mép ngoài cột: λ −++≥ DBha t 1 = 500 + 300 + 60 - 750 =110 mm, chọn a = 110 mm. - Ta chọn a = 250 mm, tức là trục định vị trùng cột trên - Bề rộng cột dưới xác định theo công thức: h d = λ + a = 750 + 250 = 1000 mm. - Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng của khung ngang, ta có: ( ) 1 1 909 1000 11 10 1 700 20 d d d d t h H mm h H H mm ≥ = ÷ ≥ + = : : Như vậy, trị số chiều cao tiết điện cột dưới đã chọn là đạt yêu cầu. 2.1.3. Kích thước của dàm mái và cửa mái: 2.1.3.1. Dàn: Chọn dạng vì kèo có dạng hình thang, liên kết cứng với cột, nên chiều cao đầu dàn là H 0 = 2200 mm, độ dốc cánh trên i = 1/10, như vậy chiều cao ở giữa dàn là: 27 1 2,2 3,55 2 2 10 g o L H H i m= + = + × = Chiều cao đầu dàn H 0 = 2200 mm = 2,2 m ( đảm bảo lợp panel mái). 2.1.3.2. Cửa mái: Chọn cửa mái hình thang có hệ thanh bụng phân nhỏ: 4 SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng Độ dốc i=1/10 + Nhịp của trời L ct = 13,5m - ( ) 1 1 . 2 3 L: nhịp nhà. + Chiều cao cửa trời H ct =3 m, độ dốc i = 1/10 2.1.3.3. Các hệ giằng: 2.1.3.3.1. Hệ giằng mái: Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dưới dàn trở lên. Chúng được bố trí nằm trong các mặt phẳng cánh trên dàn, mặt phẳng cánh dưới dàn và mặt phẳng đứng giữa các dàn. 5 SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng 2.1.3.3.2. Giằng trong mặt phẳng cánh trên: Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh trên và các thanh chống dọc nhà. Tác dụng chính của chúng là đảm bảo ổn định cho cánh trên chịu nén của dàn, tại nên những điểm cố kết không chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn. Các thanh giằng chữ thập nên bố trí ở hai đầu khối nhiệt độ. Sơ đồ bố trí giằng như hình vẽ: 6 SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng 2.1.3.3.3. Giằng trong mặt phẳng cánh dưới: Giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt tại các vị trí có giằng cánh trên, và ở khoảng giữa, như hình vẽ sau: 2.1.3.3.4. Hệ giằng đứng: - Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng các thanh đứng, có tác dụng cùng với các giằng nằm tạo nên khối cứng bất biến hình; giữ vị trí và cố định cho dàn vì kèo khi dựng lắp. Hệ giằng đứng được bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn, dưới chân cửa trời. Do công trình có sử dụng giàn đỡ kèo nên ta lợi dụng luôn giàn đỡ kèo là hai hệ giăng đứng. Khi đó chỉ cần bố trí thêm giằng đứng thứ ba ở giữa dàn như sau: 2.1.3.3.5. Hệ giằng cột: - Có hai loại: hệ giằng cột trên và hệ giằng cột dưới - Tác dụng: + Đảm bảo sự bất biến hình học và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc. + Chịu tải trọng tác dụng dọc nhà: lực gió ở đầu hồi, lực hãm dọc của cầu chạy. + Bảo đảm ổn định, tăng độ cứng hướng dọc của dãy cột 7 SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng 2.2. Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang: 2.2.1. Tĩnh tải mái: - Trọng lượng các lớp mái : Panen cỡ lớn : 150daN /m2 , n = 1.1 Bêtông cách nhiệt: 40daN/m2 , n = 1.2 Lớp chống thấm 10daN/m2, n = 1.2 Vữa tô trát 80 daN/m2 , n = 1.2 Gạch lá nem 120 daN/m2 , n = 1.1 - Tổng tải trọng tính toán : q tt = 150x1.1 + 40x1.2 + 10x1.2 + 80x1.2 + 120x1.1 = 453daN / m2 - Trọng lượng kết cấu mái cộng hệ giằng : )/(362.130. 2 11 mdaNxngg tctt === - Tĩnh tải mái được dồn về các khung ngang. Tải trọng các lớp lợp và kết cấu mái cùng hệ giằng được coi như là một tải phân bố đều trên suốt nhịp nhà xưởng. 8 SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng - Trọng lượng kết cấu cửa mái : )/(182.115. 2 22 mdaNxngg tctt === - Tải trọng cửa mái coi như phân bố đều trên bề rộng cửa mái . 2.2.2. Tải trọng sửa chữa mái: Theo TCVN -1995 : - Mái lợp panel btct : 75 daN/ m 2 mặt bằng nhà xưởng; hệ số vượt tải n = 1.3 - Độ dốc mái: i = 1/10 . - Giá trị tính toán : )./(983.1 ))10/1(cos(arctan 75 2 mdaNxp tt ht == - Tải sửa chửa dồn về một khung thành tải phân bố đều : )/(588698. mdaNxBp tt ht == 2.2.3. Áp lực cầu trục lên vai cột: D max = ∑ ic yPnn max D min = ∑ ic yPnn min , n = 1.1 ; n c = 0.9 . Tra bảng cầu trục có được : P max = 330 KN. Tổng trọng lượng cầu trục : G = 56,6 T. Số bánh xe một bên ray : n 0 = 2. P min = max 0 300 560 330 100 . 2 Q G P KN n + + − = − = Dùng lý thuyết đường ảnh hưởng cho hệ dầm đơn giản , sắp tải và khảo sát hàm tuyến tính để tìm ra vị trí các bánh xe dầm cầu chạy cho giá trị max của ∑ i y . Với số liệu cụ thể : B = 6300mm . K = 5100mm , thì cách xắp tải như sau sẽ cho giá trị max ( ∑ i y ) từ đó sẽ cho giá trị max của áp lực lên vai cột : 9 SVTH: MSVS: GVHD: Th.S Trần Quốc Hùng 1 2 3 4 1.95 i y y y y y= + + + = ∑ D max = ∑ ic yPnn max = 1.1x0.9x330x1.95 = 28 T = 637 KN D min = ∑ ic yPnn min = 1.1x0.9x102x1.95 = 6.76T= 196,9 KN 2.2.4. Lực xô ngang của cầu trục: - Các số liệu: + Trọng lượng xe con được tra từ catalogur: G xc = 120 kN + Giả định rằng cầu trục sử dụng góc mềm: f ms = 0.1 n’ xc = 2 : số bánh xe hãm. n xc = 4 : tổng số bánh của xe con . - Lực hãm ngang tác dụng lên toàn bộ cầu trục : ' 0 300 120 . . 0,1 2 21 4 xc ms xc xc Q G T f n KN n + + = = × × = - Lực ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe lên cầu trục do hãm : 0 1 0 21 10,5 . 2 T T kN n = = = - Lực xô ngang cầu trục: 1 1 . 1.1 0.9 10,5 1,95 20,27 i T n n T y kN= = × × × = ∑ - Lực xô ngang ở cao trình mặt trên dầm cầu chạy. cách vai cột 0.6m tức là ở cao trình 10,8m. 10 [...]... Thiết kế cột dưới dạng tiết diện rỗng: + Nhánh ngoài cấu tạo dạng chữ U, gồm một bản thép lưng và hai thép góc làm cánh + Nhánh trong thường cấu tạo dạng chữ I tổ hợp từ 3 tấm thép ghép lại 4.5.2 Chọn tiết diện: Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục, kể thêm trọng lượng bản thân cột: M = -72963daNm N = 163608 + 503.2 = 164111daN Cặp nội lực tính toán nhánh mái kể thêm trọng lượng bản thân của cột:... đầu, bản nối K của cánh trong có cùng tiết diện với cánh trong - Kiểm tra liên kết hàn ở nhánh ngoài cột trên: σ h1 = N nh1 565, 73 h = = 13, 47 kN/cm2< R g = 15 kN/cm2 δ h lh 1, 4 × 30 - Kiểm tra liên kết hàn ở nhánh trong cột trên: σ h2 = N nh 2 156, 47 h = = 3, 73 kN/cm2< R g = 15 kN/cm2 δ h lh 1, 4 × 30 - Các đường hàn liên kết bản cánh với bản bụng, mối nối bụng cột bố trí theo cấu tạo δh = 14mm... mỗi nhánh sẽ tỉ lệ với lực dọc lớn nhất trong nhánh, ta xác định sơ bộ khoảng cách y1 từ trọng tâm nhánh cầu trục đến trọng tâm chung của tiết diện: 1 1 - Bề rộng tiết diện cột dưới b lấy từ ÷ ÷hd = 333 ÷ 500mm 2 3 Chọn b= 400 - Đối với nhánh cầu trục, chọn tiết diện dạng chữ I đối xứng gồm 3 bản thép ghép lại - Bản bụng có kích thước thước 8x280 mm, bản cánh có kích thước 10x160 mm - Nhánh... Moment quán tính đối với trục y (vuông góc trục x): 0,8 × 283 16 × 13 4 + 2 1.0 ×16 × 15, 42 + = 8666.13cm 12 12 y J nh1 = + Bán kính quán tính của tiết diện: J x1 683,86 = = 3,55cm Fnh1 54, 4 rx1 = J y1 ry1 = Fnh1 = 8666.13 = 12.62cm 54.4 + Độ mảnh của nhánh cầu trục: λx1 = lnh1 68 = = 19,18 rx1 3,55 λ y1 = l y1 ry1 = 680 = 53,88 12, 62 - Đối với nhánh mái: 2 + Diện tích tiết diện nhánh: Fnh... - - Chiều dài tính toán cột dưới lấy từ bản đế chân cột cho đến mặt trên vai cột, chính bằng chiều cao cột dưới: l1 y = H d = 10m - Chiều dài tính toán của cột trên được lấy từ mặt trên dầm cầu chạy đén hệ giằng cánh dưới dàn: l2 y = H t − hdc = 4 − 0.6 = 3, 4m 4.4 Thiết kế tiết diện cột trên: 4.4.1 Chọn sơ bộ tiết diện: - Chọn thép làm công trình là thép CT3 có R= 21000T/m2 ; Rb= 3650daN/cm2;... b=300mm + Bề dày bản đậy nhánh cầu trục δ=30mm Rem=32 kN/cm2 - Bề dày bản bụng dầm vai được xác định theo công thức: δ bb = Dmax + Gdcc 280 + 15 = = 0.26cm ( b + 2δ ) Rem ( 30 + 2 x3) x32 - Chọn δbb = 10mm - Điều kiện bảo đảm độ cứng liên kết hai nhánh cột : hbb ≥ 0.5hd = 0.5x680 =340mm - Ta quan niệm dầm vai như một dầm đơn giản gối lên hai nhánh cột dưới, chịu tải Nnh2 từ cánh trong cột trên truyền... tiết diện nhánh đối với mép ngoài của tiết diện: S x = 1.4 × 28 × 1, 4 + 2 ×10, 7 × (1, 4 + 2, 02) = 100, 63cm3 2 + Khoảng cách từ trọng tâm nhánh đến mép ngoài: S x 100, 63 = = 1, 66cm Fnh 2 60, 6 + Moment quán tính của nhánh đối với trục x (vuông góc mặt phẳng khung): J x2 = 28 ×1, 43 1, 4 + 28 ×1, 4 × (1, 66 − ) 2 + 2 × (48, 2 + 10, 7 × (2, 02 + 1, 4 − 1, 66)) = 176, 62cm 4 12 2 + Moment quán tính đối... nhất trong cánh ngoài và cánh trong của cột trên: Mmin = -131.99 kNm , Ntu = 368.5 kN Mmax =0 kNm , Ntu = 312.93 kN (M max