ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KHUNG THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP

TRONG BÀI SỬ DỤNG CÁC KÍ HIỆU SAU A: diện tích tiết diện ngun An : diện tích tiết diện thực A f: diện tích tiết diện cánh Aw: diện tích tiết diện bụng Abh: diện tích tiết diện thực bulơng b: chiều rộng bf: chiều rộng cánh b0: chiều rộng phần nhơ cánh bs: chiều rộng sườn ngang h: chiều cao tiết diện hw: chiều cao bụng hf: chiều cao đường hàn gốc hfk: khoảng cách trục cánh dầm i: bán kính qn tính tiết diện ix, iy: bán kính qn tính tiết diện trục tương ứng x-x,y-y I f: momen qn tính tiết diện nhánh I t: momen qn tính xoắn Ix, Iy: momen qn tính tiết diện ngun trục tương ứng x-x, y-y Inx, Iny: momen qn tính tiết diện thực trục tương ứng x-x, y-y L: chiều cao đứng, cột chiều dài nhịp dầm l: chiều dài nhịp l0: chiều dài tính tốn cấu kiện chịu nén lx, ly: chiều dài tính tốn cấu kiện mặt phẳng vng gốc với trục tương ứng xx, y-y lw: chiều dài tính tốn đường hàn S: momen tĩnh t: chiều dày tf, tw: chiều dày cánh bụng Wnmin: momen chống uốn nhỏ tiết diện thực trục tính tốn Wx, Wy: momen chống uốn tiết diện ngun trục tương ứng x-x, y-y F, P: ngoại lực tập trung M: momen uốn Mx, My: momen uốn trục tương ứng x-x, y-y N: lực dọc V: lực cắt E: mođun đàn hồi f: cường độ tính tốn thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy fv: cường độ tính tốn chịu cắt thép fc: cường độ tính tốn thép ép mặt theo mặt phẳng tì đầu fub: cường độ kéo đứt tiêu chuẩn bulơng ftb: cường độ tính tốn chịu kéo bulơng fvb: cường độ tính tốn chịu cắt bulơng fcb: cường độ tính tốn chịu ép mặt bulơng fba: cường độ tính tốn chịu kéo bulơng neo fhb: cường độ tính tốn chịu kéo bulơng cường độ cao fw: cường độ tính tốn mối hàn đối đầu chịu kéo, nén, uốn, theo hạn chảy fwv: cường độ tính tốn mối hàn đối đầu chịu cắt fwf: cường độ tính tốn đường hàn gốc theo kim loại mối hàn fws: cường độ tính tốn đường hàn gốc theo kim loại biên nóng chảy fwun: cường độ tiêu chuẩn kim loại đường hàn theo sức bền kéo đứt σ: ứng suất pháp σc: ứng suất pháp cục σx, σy: ứng suất pháp song song với trục tương ứng x-x, y-y σct, σc,ct: ứng suất pháp tới hạn ứng suất cục tới hạn τ: ứng suất tiếp τct: ứng suất tiếp tới hạn e: độ lệch tâm lực m: độ lệch tâm tương đối me: độ lệch tâm tương đối tính đổi nv: số lượng mặt cắt tính tốn βf, βs: hệ số tính tốn đường hàn gốc theo kim loại đường hàn biên nóng chảy thép γc: hệ số điều kiện làm việc kết cấu γb: hệ số điều kiện làm việc liên kết bu lơng γg, γp: hệ số độ tin cậy tải trọng (hệ số vượt tải) nc: hệ số tổ hợp nội lực η: hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện λ: độ mãnh cấu kiện − λ: độ mãnh quy ước − λw : độ mãnh quy ước bụng λx, λy: độ mãnh tính tốn cấu kiện mặt phẳng vng góc với trục tương ứng xx, y-y μ: hệ số chiều dài tính tốn cột φ: hệ số uốn dọc φb: hệ số giảm cường độ tính tốn ổn định dạng uốn xoắn φc: hệ số cường độ tính tốn nén lệch tâm, nén uốn Ψ: hệ số để xác định hệ số φb tính tốn ổn định dầm ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KHUNG THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP I SỐ LIỆU LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế khung ngang chịu lực nhà cơng nghiệp tầng, nhịp với số liệu cho trước sau: - Nhịp khung ngang: L = 34m - Bước khung (bước cột): B = 6m - Chiều dài nhà: b = 30m i =10% ⇒ α = 5, 710 - Độ dốc mái: (sin α = 0.099 ; cos α = 0.995) - Sức nâng cầu trục: Q = 32T, cần trục làm việc trung bình (chọn loại cầu trục dầm kiểu ZLK, tải trọng 32000 kg GM 5125 H6 FEM 2m, V = 0.8/5m/phút) - Cao trình đường ray: 6m - Phân vùng gió II-A (địa điểm xây dựng: Thành phố Cần Thơ) có: áp lực gió W0 = 95daN / m = 0.95kN / m - Vật liệu thép CCT34 có : * Cường độ tính tốn: f = 210 N / mm = 21kN / cm * Cường độ chịu cắt : f v = 120 N / mm = 12kN / cm 2 * Cường độ chịu ép mặt: f em = 320 N / mm = 32kN / cm * Mođun đàn hồi: E = 2.1*10 N / mm = 2.1*10 kN / cm - Bêtơng móng : B20 có Rb = 11.5MPa = 1.15kN / cm Rbt = 0.9 MPa = 0.09kN / cm II THUYẾT MINH TÍNH TỐN Xác định kích thước khung ngang 1.1 Theo phương thẳng đứng Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H = H K + bk = 1.7 + 0,3 = 2m Với: Hk = 1.7m - chiều cao gabarit cầu trục (tra theo catalo cầu trục) bk = 0,3m - khoảng hở an tồn cầu trục với xà ngang, lấy khơng nhỏ 200mm; Chọn H2 = 2m Chiều cao cột khung: (coi cao trình đáy cột cốt ± 0.000) H = H1 + H + H = 6.2 + + = 8, 2m Trong đó: H1 = 6.2m - cao trình đỉnh ray H3 = 0m – Phần cột chơn cốt mặt nền, lấy sơ khoảng ÷ 1m Chiều cao phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Ht = H2 + Hdct + Hr = + 0,6 + 0,2= 2.8m Trong đó: Hdc- chiều cao dầm cầu trục, chọn sơ khoảng 1/6 ÷ 1/10 nhịp (0.6 ÷ m) Chọn Hdc = 0.6m Hr - chiều cao ray đệm, lấy sơ 0,2m Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt vai cột: Hd = H – Ht = 8,2 – 2.8 = 5.4 m 1.2 Theo phương ngang Coi trục định vị trùng với mép ngồi cột Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: L1 = L − LK 34 − 31 = = 1.5m 2 Trong đó: L = 34m - nhịp khung Lk = 31m - nhịp cầu trục, lấy theo catalo cầu trục Chiều cao tiết diện cột chọn theo u cầu độ cứng cấu tạo: 1 1 h = ( ÷ ) H = ( ÷ ) × 8, = (0,55 ÷ 0, 41m) 15 20 15 20 Chọn h = 0,5 m Khe hở cầu trục cột khung (Zmin tra theo catalo) z = L1 − h = 0.75 − 0.5 = 0.25m > Z = 0.16m +9,7 +8,20 +6,40 +5.4 +0,00 M? T C? T NHÀ : TL1/100 Hình 1.2: Các kích thước khung Tải trọng tác dụng lên khung ngang 2.1 Tải trọng thường xun (tĩnh tải) Trọng lượng thân lợp, lớp cách nhiệt, xà gồ mái (theo kinh nghiệm khoảng 0.1 ÷ 0.15) Chọn 0.15 kN/m2 Trọng lượng thân xà ngang theo kinh nghiệm khoảng kN/m Ta lấy 1kN/m Tổng tĩnh tãi phân bố tác dụng lên xà ngang: (mái, xà gồ) g= 1.1*0.15*6 + 1.05*1 = 2, 05kN / m 0.995 Trọng lượng thân kết cấu hệ giằng: lấy theo kinh nghiệm khoảng 0.15 ÷ 0.2 kN/m Chọn 0.15 kN/m2 G1 = 1.1*0.15*7.5*8,2 = 10.3 kN Trọng lượng thân dầm cầu trục chọn sơ 1kN/m Quy thành tải trọng tập trung mơmen lệch tâm đặt cao trình vai cột: G2 =1.05*1*7.5 = 7.8 kN M = G2*(L1 – 0.5h) = 7.8*(0,75- 0,5*0,5) = 3,9 kN.m 2.05 kN/m 10.3 kN 7.8 kN 7.8 kN +5.4 3.9 kN.m 5400 3.9 kN.m +8.2 2800 10.3 kN +0,00 Tĩnh tải chất đầy 2.2 Hoạt tải mái Theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn hoạt tải thi cơng sửa chữa mái 0.3 kN/m , hệ số vượt tải γb = 1.3 Quy đổi thành lực phân bố xà ngang: p= 1.3*0.3*6 = 2,352kN / m 0.995 2,35 kN/m Hoạt tải mái 2.3 Tải trọng gió Theo TCVN 2737-1995, Cần Thơ thuộc phân vùng gió II-A, có áp lực gió tiêu chuẩn ω0 = 0.95 kN/m2, hệ số vượt tải 1.2 Căn vào hình dạng, sơ đồ nhà ta xác định hệ số khí động tải trọng gió theo dẩn dẫn xác định hệ số khí động (bảng 6)-TCVN 2737 Ứng với H/L = 0,34 α = 5,710 nội suy được:Ce1 = -0.35 ; Ce2 = -0.4 Ứng với b/L = 24/21 = 1,143 h/L = 0,34 ≤ 0.5 lấy : Ce3 = -0.414 Dựa vào bảng ta xác định hệ số k kể đến thay đổi áp lực gió theo độ cao dạng địa hình Nội suy ta có: Đối với cột kc =1.16; mái km =1.207 -Tải trọng gió tác dụng lên cột: + Phía đón gió: ce2 = - 0,4 ce1 = - 0,35 a 1.2*0.83*1.16*0.8*6 = 5.546kN/m + Phía khuất gió: - Tải trọng gió tác dụng lên mái: H = 7200 ce = + 0,8 ce3 = - 0,41 1.2*0.95*1,16*0.41*6 = 3.25kN/m + Phía đón gió: L = 21000 1.2*0.95*1.207*0.35*6 = 2.9kN/m Hình 2.3: Hệ số khí động + Phía khuất gió: 1.2*0.95*1.207*0.4*6 = 3.3 kN/m 2,9 kN/m 3,25 kN/m 5,546 kN/m 3,3 kN/m a gió trái sang 3,3 kN/m 2,9 kN/m 3,25 kN/m 5,546kN/m b gió phải sang 2.4 Hoạt tải cầu trục Các thơng số cầu trục nâng 25 tra theo phụ lục sau: Sức trục Nhịp Ch.cao Q (T) Lk (m) gabirit Kh.cách Z (mm) Hk(mm) 31 34 1700 300 Bề rộng Bề rộng T.lượng T.lượng Gabita đáy cầu trục xe Bk(mm) Kk (mm) G(T) G XC (T ) 6270 5100 29.14 2.7 Áp lực Áp lực Pmax (kN) Pmin (kN) 232 73.7 Tải trọng cần trục tác dụng lên phương ngang bao gồm áp lực đứng lực hãm ngang xác định sau: 2.4.1 Áp lực đứng cầu trục Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thơng qua dầm cầu trục xác định cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dầm xếp bánh xe hai cầu trục xác cánh vào vị trí bất lợi nhất, xác định trục tung độ yi đường ảnh hưởng, từ xác định áp lực thẳng đứng lớn nhỏ bánh xe cầu trục lên cột: Dmax = n.γp.∑Pmax.yi = 0.85*1.1*232*2,73 = 557 kN Dmin = n.γp.∑Pmin.yi = 0.85*1.1*73.7*2,73 =188 kN Trong đó: ∑yi = + 0,5167+ 0,8367 + 0.353= 2,7 y1: tung độ đường ảnh hưởng γp: hệ số vượt tải hoạt tải cầu trục γp = 1.1 2  6*1089   132  σ td = σ + 3τ =  + 3*  ÷ = 13.9 < 1.15* 21*1 = 24.15 kN/cm ÷ 1* 25 1* 25     2 Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bụng cột hf = 0.6cm Diện tích tiết diện momen chống uốn đường hàn là: Aw = 2*0.6*(25-1)= 28.8 cm2 0.6*(25 − 1) Ww = 2* = 115.2 cm3 Khả chịu lực đường hàn kiểm tra theo cơng thức: σ td M =  s  Ww 2   Vs   +   ≤ ( β * f w ) * γ c   Aw   1089   132  σ td =  ÷ + ÷ = 10.5 < 0.7 *17.85*1 = 12.5 kN/cm  115.2   28.8  Trong đó: fw = 0.85*f = 17.85 kN/cm2 Do đường hàn tay nên β = 0.7 4.3.2.4 Tính tốn sườn B Tương tự ta có : qs = 1.5*11.2*1.12= 18.8kN/cm qs * ls2 18.8*11.22 Ms = = = 1179 kN.cm 2 Vs = qs*ls = 18.8*11.2 = 188.2 kN Chọn bề dày sườn ts = 1cm Chiều cao sườn xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: hs ≥ 6M s 6*1179 = = 18.4 cm => chọn hs = 25 cm ts * f * γ c 1* 21*1 Kiểm tra lại tiết diện sườn chọn theo ứng suất tương đương: 2  6*1179   188.2  σ td = σ + 3τ =  + 3*  ÷ = 17.3 < 1.15* 21*1 = 24.15 kN/cm ÷  1* 25   1* 25  2 Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn B vào bụng cột hf = 0.6cm Diện tích tiết diện momen chống uốn đường hàn là: Aw = 2*0.6*(25-1)= 28.8 cm2 0.6*(25 − 1) Ww = 2* = 115.2 cm2 Khả chịu lực đường hàn kiểm tra theo cơng thức: 2 M  V  σ td =  s  +  s  ≤ ( β * f w ) * γ c  Ww   Aw  2  1179   188.2  σ td =  ÷ + ÷ = 12.14 < 0.7 *17.85*1 = 12.5 kN/cm 115.2 28.8     Trong đó: fw = 0.85*f = 17.85 ( kN / cm ) Do đường hàn tay nên β = 0.7 4.3.2.5 Tính tốn bulơng neo Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực chân cột gây kéo nhiều cho bulơng neo: M = -263.454 kN.m V = -79.513 kN N = -357.222 kN Đây cặp nội lực chân cột, tổ hợp nội lực bao gây Chiều dài vùng bêtơng chịu nén đế c = 36.7cm Chọn khoảng cách từ mép biên đế chân cột đến tâm bulơng neo cm, xác định được: Lbd c 69.4 36.7 − = − = 22.5 cm 3 c 36.7 y = Lbd − − = 69.4 − − = 51.2 cm 3 a= Tổng lực kéo chân bulơng neo phía chân cột: M − N * a 263.454*102 − 357.222* 22.5 T1 = = = 357.6 kN y 51.2 Chọn thép bulơng neo mác 09Mn2Si, tra bảng 12 TCXDVN 338:2005 Ta có fba = 19 kN/cm2 Diện tích tiết diện cần thiết bulơng neo: Abayc = T1 357.6 = = 4.7 cm2 n1 * f ba 4*19 Chọn bulơng φ30 có Abn = 5.6cm2 Tính lại tổng lực kéo thân buslơng neo phía chân cột: M N 263.454*102 357.222 T2 = + = − = 280.4 kN Lb 57.4 Ở lấy dấu trừ N lực nén Do T2< T1 nên đường kính neo chọn đạt u cầu 4.3.2.6 Tính tốn đường kính hàn liên kết vào đế Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào đế tính tốn quan niệm momen lực dọc đường hàn cánh chịu, lực cắt đường hàn bụng chịu Nội lực để tính tốn đường hàn chọn bảng tổ hợp lực cặp dùng để tính tốn bulơng neo Các cặp khác khơng nguy hiểm Lực kéo cánh cột momen lực dọc phân vào:  M N   263.454*10 357.222  Nk =  ± ÷=  − ÷ = 406.8 kN 45  h 2   Ở lấy dấu trừ N lực nén Tổng chiều dài tính tốn đường hàn liên kết cánh cột (kể đường hàn liên kết dầm đế vào đế) ∑l 1w  (34 − 1)   (20 − 1)   (34 − 20)  = 2*  − 1 + 2*  − 1 + 2*  − 1 = 60 cm       Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh cột: h fyc = Nk 406.8 = = 0.54 cm ∑ l1w *(β * f w )min * γ c 60*0.7 *17.85*1 Trong đó: fw = 0.85*f = 17.85 kN/cm2 Do đường hàn tay nên β = 0.7 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột: h fyc = V 79.513 = = 0.08 cm ∑ l2w *(β * f w )min * γ c 2*(42.6 − 1) *0.7 *17.85*1 Kết hợp cấu tạo chọn hf = 0.6cm Tole tu?ng d?m d? 250 su?n A 250 su?n B 2x4 F 30 34 250 162 60 185 10 185 11210 220 10 694 220 10112 CHI TI? T : TL1/10 CẤU TẠO CHÂN CỘT 380 162 200 90 60 90 430 xà g? tu? ng 4.3.3 Liên kết cột với xà ngang Cặp nội lực dùng để tính tốn liên kết cặp gây kéo nhiều cho bulơng tiết diện đỉnh cột Từ bảng tổ hợp ta chọn được: M = 209.844 kN.m V = -23.316 kN N = -17.724 kN Đây cặp nội lực tổ hợp nội lực trường hợp bao gây Trình tự tính tốn sau: 4.3.3.1 Tính tốn bulơng liên kết Chọn bulơng cường độ cao cấp độ bền 10.9, đường kính bulơng dự kiến là: - d = 20mm - Bố trí bulơng thành dãy với khoảng cách bulơng tn thủ quy định bảng I.13 TKKT Phía cánh ngồi cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước sau: + Bề dày: ts ≥ tw → chọn ts = 1cm + Bề rộng (phụ thuộc vào kích thước mặt bích) → chọn ls = 9cm + Chiều cao: hs = 1.5ls = 1.5*9 = 13.5cm => chọn hss = 15cm Khả chịu kéo bu lơng: [ N ] tb = ftb * Abn = 50* 2.45 = 122.5 kN Ở trên: ftb: cường độ tính tốn chịu kéo bulơng tra bảng I.9 TKKT, ftb = 50kN/cm2 Abn: diện tích tiết diện thực bulơng tra bảng I.11 TKKT, Abn = 2.45cm2 Khả chịu trượt bu lơng cường độ cao: µ 0.25 *1 = 35.6 kN (*) [ N ] b = f hb * A * γ bl * * n f = 77 *3.14*1* γ b2 1.7 Ở trên: - fhb: cường độ tính tốn chịu kéo vật liệu bulơng cường độ cao liên kết ma sát + fhb = 0.7fub - fub: cường độ chịu kéo đứt tiêu chuẩn vật liệu bulơng + fub = 1100N/mm2 = 110kN/cm2 (với mác thép 40Cr) - A: diện tích tiết diện thân bulơng, A = π * d / = 3.14cm - γbl: hệ số điều kiện làm việc liên kết + γbl = số bu lơng liên kết n = 14 >10 -μ, γb2: hệ số ma sát hệ số tin cậy liên kết + Với giả thiết khơng gia cơng bề mặt cấu kiện nên theo (*) + μ = 0.25; γb2 = 1.7; - nf: số lượng mặt ma sát liên kết, nf = Theo TCXDVN 338:2005, trường hợp bu lơng chịu cắt kéo đồng thời cần kiểm tra điều kiện chịu cắt chịu kéo riêng biệt 45 100 58x = 290 510 200 951095 990 5010050 390 290 232 174 116 58 5520 MC 2-2: TL1/10 BỐ TRÍ BULƠNG Lực kéo tác dụng vào bulơng dãy ngồi momen lực dọc phân vào (do momen có dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bulơng phía cùng) N b max = M * h1 N 209.844*102 *39 17.724 ± = − = 120.3 kN 2 2 2 2∑ h1 n 2*(5.8 + 11.6 + 17.4 + 23.2 + 29 + 39 ) 16 Ở lấy dấu trừ N lực nén Do Nbmax= 120.3 < [N]tb = 122.5 kN nên bulơng đủ khả chịu lực Kiểm tra khả chịu cắt bulơng V 23.316 = = 1.7 < [ N ]b * γ c = 35.6 kN n 14 4.3.3.2 Tính tốn mặt bích Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn t ≈ 1.1 b1 * N b max 10*120.3 = 1.1 = 1.52 cm (b + b1 )* f (20 + 10) * 21 Và t ≈ 1.1 b1 * ∑ N i (b + h1 ) * f => chọn t = 3.2cm = 1.1 10*120.3* ( 5.8 + 11.6 + 17.4 + 23.2 + 29 + 39 ) = 3.12 cm 39* ( 20 + 39 ) * 21 4.3.3.3 Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột xà với mặt bích Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi (kể sườn): ∑ lw =4*(9.5 − 1) + 2*(9 − 1) = 50 cm Lực kéo cánh ngồi momen lực dọc  M N  209.844*10 17.724 Nk =  ± ÷= − = 457.5 kN 45  h 2 Vậy chiều cao cần thiết đường hàn là: h fyc = Nk 457.5 = = 0.73 cm ∑ l1w *(β * f w )min * γ c 50*0.7 *17.85*1 Trong đó: fw = 0.85*f = 17.85 kN/cm2 Do đường hàn tay nên β = 0.7 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích (coi đường hàn chịu lực cắt lớn đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực): h fyc = V 23.316 = = 0.02 cm ∑ l2w *(β * f w )min * γ c 2*(42.6 − 1) *0.7 *17.85*1 Kết hợp cấu tạo, chiều cao đường hàn hf = 0.6cm 200 bu lông thường d=18 xà gồ 45 100 12 58x = 290 570 5520 430 450 12 CHI TI? T : TL1/10 MỐI NỐI ĐỈNH CỘT VÀ XÀ 64 14 bu lông d=20 32 32 150 150 sườn 150x90x8 450 426 12 95 10 95 45 100 58x = 290 510 200 12 50100 50 90 5520 CHI TI? T M? T BÍCH N? I C? T VÀ XÀ NGANG: TL1/10 4.3.4 Mối nối đỉnh xà Trong bảng tổ hợp nội lực chọn cặp gây kéo nhiều cho bu lơng tiết tiết diện đỉnh xà (đỉnh mái) M = 79.16 kN.m V = 19.538 kN N = -20.1 kN Đây cặp nội lực bảng tổ hợp nội lực trường hợp bao gây Tương tự trên, chọn bulơng cường độ cao cấp bền 10.9, đường kính bulơng dự kiến d = 20mm (lỗ loại C) Bố trí bulơng thành hàng Ở phía ngồi cánh xà ngang bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích kích thước sau: + Bề dày: ts = cm + Chiều cao: hs = cm + Bề rộng: ls = 1.5hs = 1.5*10 = 13.5 cm => chọn ls = 15cm Lực kéo tác dụng vào bulơng dãy momen lực dọc phân vào (do momen có dấu dương nên coi tâm quay trùng với dãy bulơng phía cùng) M * h1 N * cos α V * sin α N b max = N b max = 2∑ h12 ± n ± n 79.16*102 *34 20.1*0.995 19.538*0.1 − + = 71.2 kN 2 2*(10 + 24 + 34 ) 8 Ở lấy dấu trừ N lực nén Do Nbmax= 71.2 < [N]tb = 122.5 kN nên bulơng đủ khả chịu lực Kiểm tra khả chịu cắt bulơng N *sin α V *cos α 20.1*0.1 19.538*0.995 ± = + = 2.7 < [ N ]b * γ c = 35.6 kN n n 8 Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện sau: t ≈ 1.1 b1 * N b max 10*71.2 = 1.1 = 1.17 cm (b + b1 )* f (27 + 13.5) * 21 Và t ≈ 1.1 b1 * ∑ N i (b + h1 ) * f = 1.1 10*71.2* ( 10 + 24 + 34 ) = 1.12 cm 34* ( 20 + 34 ) * 21 => chọn t = 1.2cm Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi (kể sườn): ∑ lw =4*(9.5 − 1) + 2*(9 − 1) = 50 cm Lực kéo cánh ngồi momen lực dọc phân vào:  M N *cos α V *sin α  79.16*10 20.1*0.995 19.538*0.1 Nk =  ±  h ± ÷=  25 − + = 307.62 kN Vậy chiều cao cần thiết đường hàn là: h fyc = Nk 307.62 = = 0.5 cm ∑ l1w *(β * f w )min * γ c 50*0.7 *17.85*1 Trong đó: fw = 0.85*f = 17.85 kN/cm2 Do đường hàn tay nên β = 0.7 Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích (coi đường hàn chịu lực cắt lớn đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực): N *sin α ± V *cos α 20.1*0.1 + 19.538*0.995 h fyc = = = 0.04 cm ∑ l2w *(β * f w )min * γ c 2*(22.6 − 1) *0.7 *17.85*1 Kết hợp cấu tạo, chiều cao đường hàn hf = 0.6 cm 12 12 90 -150x90x8 50 100 50 200 CHI TI? T : TL1/10 MC 6-6: TL1/10 MỐI NỐI ĐỈNH XÀ 430 250 90 100 45 45 100 d=20 140 140 bu lông 45 100 430 90 -150x90x8 100 45 95 10 95 4.3.5 Mối nối xà (ở nhịp) Việc tính tốn cấu tạo mối nối xà thực tương tự Do tiết diện xà ngang vị trí nối giống đỉnh mái nội lực chổ nối xà nhỏ nên khơng cần tính tốn kiểm tra mối nối 90 140 12 12 -150x90x8 90 100 45 45 100 d=20 430 430 140 bu lông 250 100 45 90 45 100 150 96 96 150 50 100 50 CHI TI? T : TL1/10 200 MC 4-4: TL1/10 MỐI NỐI XÀ 4.3.6 Liên kết cánh với bụng cột xà ngang Lực cắt lớn xà ngang tiết diện đầu xà Vmax = -67.58kN Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh bụng xà ngang: h fyc = Vmax * S f I x * ( β * f w ) * γ c = 67.58* 258.6 = 0.09 cm 2*7765*0.7 *17.85*1 Kết hợp cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn hf = 0.6 cm Tiến hành tương tự, chọn chiều cao đường hàn liên kết cánh với bụng cột h f = 0.6 cm Hệ giằng - Tác dụng hệ giằng: + Bảo đảm tính bất biến hình độ cứng khơng gian hệ khung + Bảo đảm ổn định tổng thể cho số cấu kiện chịu nén + Chịu tải trọng dọc nhà + Bảo đảm cho việc thi cơng dựng lắp an tồn thuận tiện 5.1 Tác dụng cách bố trí hệ giằng mái - Tác dụng: + Bảo đảm ổn định cho dàn theo phương ngồi mặt phẳng uốn + Dàn giúp chịu tải trọng theo phương dọc nhà + Hệ giằng dọc theo đàu cột chịu lực hãm theo phương dọc nhà CHI TI? T C CHI TI? T D 6000 6000 CHI TI? T A 6000 24000 GI? NG CHÉO D? C NHÀ CHI TI? T A GI? NG CHÉO NGANG NHÀ 6000 4500 4000 4000 4000 4500 21000 A Hệ giằng mái 5.2 Tác dụng cách bố trí hệ giằng cột - Tác dụng: + Bảo đảm bất biến hình hình học + Bảo đảm độ cứng nhà theo phương dọc + Chịu tác dụng tải trọng dọc nhà đảm bảo ổn định cho cột B Cao trình d?nh c?t +7.2 THANH GI? NG Ð? U C? T Cao trình d?m vai +5.2 D? M C? U TR? C CHI TI? T E C?t n?n +0,00 6000 6000 6000 6000 24000 H? GI? NG C? T : TL1/100 Hệ giằng cột Hệ xà gồ (bước xà gồ 1.2m) 6.1 Chọn tiết diện Chọn xà gồ Z20015 có: D = 203 mm E = 79 mm Ix = 351.2 cm4 Iy = 61.6 cm4 xo = 2.26 cm tc g xg = 0.044 kN/m W x = 34.6 cm3 W y = 6.07 cm3 Ta có tĩnh tải hoạt tải mái tole g mtc = 0.1 kN/m2 p mtc = 0.3 kN/m2 axg= 1.2 m Hệ số vượt tải γg Đối với kết cấu thép γg =1.05 Hoạt tải mái γxg = 1.3 α độ dốc mái, i = 10% => α =5.710 6.2 Kiểm tra tiết diện chọn Dùng sơ đồ dầm đơn giản để tính tốn q B=6000 M max SƠ ĐỒ TÍNH XÀ GỒ Kiểm tra bền: q = tc q = tt ( g mtc + pmtc )axg cos α + g xgtc = ( g mtcγ g + pmtcγ xg )axg cos α ( 0.1 + 0.3) *1.2 + 0.044 = 0.53 kN/m 0.995 tc + g xg γ xg = ( 0.1*1.05 + 0.3*1.3) + 0.044*1.3 = 0.55 kN/m 0.995 q = q cos α = 0.53*0.995 = 0.527 kN/m tc y tc qxtc = q tc sin α = 0.53*0.1 = 0.053 kN/m q tty = qtt cos α = 0.56*0.995 = 0.56 kN/m qxtt = q tt sin α = 0.56*0.1 = 0.056 kN/m Sử dụng giằng xà gồ ∅ = 20mm đặt nhịp xà gồ => M xtt = => M ytt = Vậy: q tty × B = 0.56 × 62 = 2.52 kN.m qxtt × B 0.056 × 62 = = 0.063 kN.m 32 32 tt M xtt M y 2.52*100 0.063*100 σ= + = + = 8.32 < f * γ c = 21 kN/m2 (đạt) Wx Wy 34.6 6.07 6.3 Kiểm tra độ võng Xà gồ có độ võng theo phương nhiên độ võng theo phương mặt phẳng mái nhỏ nên bỏ qua, ta xét đến độ võng theo phương vng góc với mặt phẳng mái δ y δ δ  = 5.10 −3 Cơng thức kiểm tra: <   = B B 200 Ta có: tt q y B 0.56*10−2 *6004 = * = 1.28 cm 384 E.I x 384 2.1*104 *351.2 δ 1.28 = = 2.1*10−3 < 5.10−3 B 600 δy = Vậy xà gồ Z20015 đảm bảo điều kiện cường độ điều kiện võng TÀI LIỆU THAM KHẢO TCXDVN 338-2005: Kết cấu thép – tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737-1995: Tải trọng tác động – tiêu chuẩn thiế kế Thiết kế khung thép nhà cơng nghiệp tầng, nhịp – Phạm Mạnh Hà – NXB Xây Dựng Hướng dẫn đồ án mơn học kết cấu thép khung nhà cơng nghiệp tầng – Ngơ Vi Long – NXB Đại Học Quốc Gia Thiết kế khung thép nhà cơng nghiệp – Hồng Văn Quang – NXB Khoa học Kỹ Thuật Hà Nội [...]... kN 188 kN 278 kN 94 kN Hình 2.4.1.2 Sơ đồ Dmax lên cột trái 557 kN 188 kN 278 kN 94 kN Hình 2.4.1.3 Sơ đồ Dmax lên cột phải 2.4.2 Lực hãm ngang của cầu trục Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray: T1tc 0.05*(Q + Gxe ) 0.05*(320 + 2.7) = = 8.3 kN n0 2 Trong đó: Q: sức nâng thiết kế của cầu trục G: trọng lượng xe con n0: số bánh xe cầu trục ở một bên ray Lực hãm ngang của toàn cầu... Lực ngang cầu trục trái Lực ngang cầu trục phải Gió trái Gió phải 3 Xác định nội lực Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần mềm SAP2000 Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu đồ, và bảng tổ hợp nội lực Dưới đây thể hiện hình dạng biểu đồ nội lực cho nữa khung bên trái với các trường hợp chất tải Đơn vị tính là kN, kN.m Riêng nội lực do hoạt tải chất... 0.85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ hoặc trung bình, 0.9 – với hai cầu trục chế độ làm việc nặng Pmax: áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray, tra catalo cầu trục Pmin: áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray ở phía cột bên kia, tra catalo cầu trục Các lực Dmax và Dmin thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó sẽ lệch tâm... lên cột đặt vào cao trình dầm hãm T = nc*γp*∑T1tc*yi = 0.85*1.1*8.3*2,7 = 20.9 kN 2100 6100 20.9 kN a Sơ đồ lực hãm lên cột trái 2100 6100 20.9 kN a Sơ đồ lực hãm lên cột phải I1 d o?n xà 2 d o?n xà 1 I1 +8,3 v?trí thay d ?i ti?t di?n xà 2800 I2 I2 I2 +5.4 5400 I1 I1 +0,00 7500 7500 7500 34000 e.Sơ đồ xà ngang Các trường hợp tải trọng -TT : Tĩnh tải (tải trọng thường xuyên) -HT : Hoạt tải (hoạt tải chất